结论：根据《中华人民共和国招标投标法》及配套规定，以下三类工程建设项目及相关采购必须采用招投标方式：

大型基础设施

能源类：如大型煤矿、石油天然气开发、风力/太阳能发电站等。

交通类：铁路、高速公路、港口码头、机场、城市轨道交通（地铁、轻轨）等。

通信类：电信枢纽、5G基站、大型数据中心等。

水利类：防洪灌溉枢纽、大型水库、跨流域调水工程等。

城市设施：大型桥梁、地下综合管廊、海绵城市建设项目等。

公用事业项目

市政项目：自来水厂、污水处理厂、集中供热管网等。

社会福利设施：三甲医院新建、养老院、残疾人康复中心等。

科教文卫工程：高校校区扩建、科技园区、博物馆、体育场馆等。

国有资金投资项目

政府财政预算内资金项目（如保障性住房、政府办公楼改造）。

国有企事业单位自有资金项目（如央企投资的产业园区建设）。

使用国债、政策性贷款（如国开行贷款）的建设工程。

规模标准

施工合同≥400万元、设备采购≥200万元、勘察设计监理服务≥100万元的项目。

同一项目中合并采购的合同总额达到上述标准的，也需招标。

国际组织援助项目：如世界银行支持的生态保护项目、亚洲开发银行贷款的高速公路项目。

外国政府贷款项目：如日本国际协力机构（JICA）资助的环保设施建设。

此类项目通常需按贷款协议约定执行国际招标规则。

无需招标的情形：

涉及国家安全、秘密或抢险救灾等特殊项目。

采购不可替代的专利/专有技术设备。

合同金额未达法定规模标准的项目（可采用竞争性谈判等采购方式）。

法律责任：

串通投标（如泄露标底、围标）可能构成《刑法》第二百二十三条的串通投标罪，最高可判3年有期徒刑并处罚金。

提示：具体执行中需结合《必须招标的工程项目规定》（国家发改委令第16号）及行业细则，确保合规性。招标程序应公开透明，防范法律风险。

法律依据

《中华人民共和国刑法》第二百二十三条 【串通投标罪】投标人相互串通投标报价，损害招标人或者其他投标人利益，情节严重的，处三年以下有期徒刑或者拘役，并处或者单处罚金。
投标人与招标人串通投标，损害国家、集体、公民的合法利益的，依照前款的规定处罚。