近些年我国城市地下空间不断向规模化、网络化、深层化、智能化方向发展,现代隧道修建技术与智能装备研发技术得到了长足进步,由于受到我国人口结构变化、施工效率、成本控制等因素影响,愈发倡导“机械代人”,实现少人化甚至无人化作业,同时也愈发重视隧道支护结构的标准化、工厂化及装配化,采用机械化装配的方式实现快速支护,严格控制围岩变形。在城市地下轨道交通建设中,涌现出了众多大断面及超大断面、近接或下穿既有结构的工程案例,由于支护的不及时或支护结构性能未充分发挥等原因,时有发生暗挖隧道变形过大,甚至塌陷等工程灾害,成为影响城市地下工程安全施工亟待解决的科学难题。为合理开发利用地下空间,提高施工安全性,提升城市建设品质,本文依托国家重点研发计划课题《城市地下空间施工快速装配支护技术》（2018YFC0808705）,立足城市复杂环境下暗挖隧道施工技术难题,寻求解决复杂城市环境下暗挖隧道变形控制问题的新理念、新结构、新技术,采用文献调研、理论分析、数值模拟、模型试验和现场应用等手段,提出“及时形成强力支护、实时承担围岩荷载”的及时高强支护理念,创新性研发出了装配式空间网架支护结构及节点连接型式。充分利用装配式空间网架结构的性能优势和隧道与地下工程的机械化施工技术,首次将空间网架结构用于暗挖隧道初期支护,重点围绕装配式空间网架结构设计、节点承载性能、空间网架承载力学特性、机械化快速施工技术及工程应用效果等内容展开研究,构建了一种基于现场装配化、施工机械化的暗挖隧道快速装配支护体系,形成了装配式空间网架机械化快速施工工艺,可为暗挖隧道机械化施工和装配式支护提供借鉴,论文主要研究内容及成果如下:（1）针对城市复杂环境下暗挖隧道施工风险大、地层变形控制严等难题,提出了初期支护应“及时形成强力支护、实时承担围岩荷载”的及时高强支护理念;创新性地设计出了装配式空间网架结构构造及节点连接型式,建立了暗挖隧道快速装配支护体系,并从结构截面形式、材料优选、构件分节、节点连接型式等方面对装配式空间网架进行了优化设计,形成了装配式空间网架结构设计方法。（2）开展了不同加载方式下的螺栓端板节点构件、组合套筒节点及无节点构件的室内承载性能试验及数值分析,给出了两类节点构件的M-φ曲线。对比分析了不同节点型式、构造参数对构件承载性能的影响,揭示了各构件在不同荷载作用下的变形特征、破坏形态及应力应变演化规律,得到了圆弧拱构件与短直构件在承载性能发挥方面的差异。通过引入节点性能指标,分析了不同因素下组合套筒节点承载性能差异及影响程度。（3）开展了纯弯荷载作用下的螺栓端板节点混凝土构件、组合套筒节点混凝土构件及无节点混凝土构件的室内力学性能试验,系统分析了各构件在整个加载历程中的表面裂缝、表面混凝土应力应变、跨中挠度和节点转角等演化规律。结合数值模拟方法进一步分析了混凝土喷层强度、空间网架布置间距、纵向连接分布间距三个因素对初期支护体系承载性能的影响规律,明确了空间网架混凝土支护结构稳定承载机制。（4）利用数值模拟方法分析了未喷混凝土条件下单榀空间网架和组合空间网架在平面内及平面外的稳定承载特性及失稳破坏特征;探讨了不同级别围岩位移与应力释放系数的变化关系,得到了开挖面空间效应影响下的围岩纵向变形规律,明确了合理支护时机;利用刚度等效和叠加原理,求解出了空间网架+喷射混凝土+系统锚杆的联合支护特性曲线,结合广州地铁暗挖区间隧道工程给出了围岩-空间网架锚喷支护相互作用曲线,得到了稳定性系数,验证了支护方案的合理性。（5）为进一步明确装配式空间网架支护力学状态及围岩控制效果,发挥机械化配套施工的优越性,开展了装配式空间网架抓举过程变形受力模拟分析,进行了空间网架拼装工艺试验,检验了在拼装过程中的流畅性及结构稳定性,介绍了装配式空间网架施工工艺流程,并依托广州地铁暗挖隧道工程首次开展了新型空间网架与格栅拱架的现场对比试验,取得了很好的工程应用效果,解决了城市高密集区大断面隧道变形控制、高效支护、快速施工等难题,可为今后类似工程建设提供借鉴。