0 引言

在我国城镇化建设快速推进的过程中，城市发展困局相较于过去愈发严峻，加快城市地下空间分层开发利用成为城市发展的必然趋势，并被作为评估城市现代化的关键标志。

目前我国对50 m以浅的地下空间开发已逐步标准化，但50 m以深地下空间的开发利用刚起步。我国城市地下空间开发以地下轨道交通为主导，正在向大跨度、多功能、深地下和立体式方向发展，施工方案选择应综合考虑施工作业环境和周边环境条件[1-3]。另外，施工技术、施工工艺及施工组织对施工安全与支护体系亦将产生重要的影响。针对城市深层地下空间施工技术方面标准研究较少的现状，为了规范城市深层地下空间岩质洞室群非爆破开挖施工技术应用，实现施工风险的有效防控，降低工程的经济损失、人员伤亡与环境影响，保障施工的安全、质量和进度，中国科技产业化促进会组织牵头单位和行业企业编制了该项团体标准。

1 项目背景

目前在城市地下空间分层开发、网络化拓建研究方面，多维多期多次扰动既有结构及拓建结构的相关施工技术的研究较少，针对城市深层地下空间施工技术方面的标准研究也较少，因城市深层地下空间的施工环境恶劣且复杂，同时地上及地下建筑物较密集，工程活动频繁，使城市深层地下空间结构施工的过程中存在着较大的安全风险。该标准可为城市50m以深地下空间开发的建造施工提供技术指导，为城市深层空间施工操作，提高建设过程的安全水平，最大程度减少安全事故隐患和优化工程施工效率[4]。

2 任务来源

标准依托国家重点研发计划项目“城市地下空间精细探测技术与开发利用研究示范”课题四“地下空间开发建造理论和方法”，合同编号2019YFC0605104。

根据课题承担单位中铁十五局集团提出立项申请，中国科技产业化促进会组织经符合性审查、立项评估等环节，纳入2021年第三批团体标准立项计划（计划编号T/CSPSTC-JH202122）正式立项。牵头单位与中铁第四勘察设计院集团有限公司、河南科技大学、西南交通大学、中国科学院武汉岩土力学研究所等单位组建标准起草工作组共同起草。标准编制完成时间为2022年12月份。

3 标准项目介绍

因城市深层地下空间的施工环境恶且劣复杂，施工环境控制难度大，同时地上及地下建筑物较密集，工程活动频繁，爆破法开挖对城市地下环境扰动严重，故提出非爆破开挖施工方法。目前针对城市深层地下空问非爆破施工技术方面尚缺乏专业的标准。为规范城市深层地下空间岩质洞室非爆破开挖施工技术方法，防控施工风险，降低工程经济损失、人员伤亡和环境影响，标准从深层竖井与深层洞室施工方法、监控量测、职业健康与安全施工以及绿色施工等各个方面规范了城市深层地下空间岩质洞室非爆破开挖施工，适用于新建、改建、扩建城市深层地下岩质空间非爆破开挖施工。

在国家重点研发计划项目支撑下，标准起草组开展了城市地下空间协同规划、深部空间力学计算理论与设计方法、基于全资源协同开发的网络化设计、深部空间洞室群施工技术及超深竖井全断面掘进机施工及装备等方面研究。通过对深部竖井及地下大洞室施工中围岩的力学特性及其变形规律深入的研究，研发安全控制技术，形成了大断面洞室的初支拱盖法施工技术体系。为确保施工安全与环境保护，创新性地提出了深埋暗挖施工环境控制技术，并构建了集施工安全与环境管理于一体的综合管控平台，形成了协同规划、安全建造的理论和技术体系，为标准的编制积累了理论和实践经验。

4 主要技术内容

4.1定义非爆破开挖方法及原则

非爆破开挖方法，亦称静态爆破或静态破碎技术，其原理主要是通过施加压力、温度或其他物理力，使岩石或混凝土等被破碎物体在内部产生裂隙或裂缝，从而达到破碎的目的。这种技术避免了传统爆破方法带来的噪音、振动、飞石和环境污染等问题。有以下主要特点：

安全性高：非爆破开挖方法在施工过程中不会产生冲击波和飞石，对周围环境和人员的影响较小，因此具有较高的安全性。

环保无污染：该方法不产生有毒气体、粉尘等污染物，符合环保要求。

施工噪声和振动小：相比传统爆破方法，非爆破开挖的施工噪声和振动显著降低，有利于保护周边建筑物和设施。

对周边环境影响小：由于施工过程中的振动和冲击较小，非爆破开挖方法能够减少对周边地质结构的破坏，保护生态环境。

非爆破开挖方法主要有劈裂法、悬臂掘进机法、静态破碎法、破碎锤法和联合开挖方法。地下空间结构非爆破施工方案选择时,应与工程规模、工程类型、周边环境、地形地貌、地质条件、岩性、施工工艺与工序搭接、工期要求等相协调,并根据岩质类型、钻孔工程数量、破碎效果和开挖面规整度等综合确定。

4.2主要技术方法及要求

4.2.1非爆破开挖破岩方法

 标准针对深层竖井和深层洞室结构等地下空间结构非爆破施工方法进行了调研分析，提出深层地下空间结构的劈裂法(如图1所示)、悬臂掘进机法(如图2所示)、静态破碎法(如图3所示)、破碎锤法(如图4所示)和联合开挖法等施工方法。可根据工程规模、工程类型、周边环境、地形地貌、地质条件、岩性、施工工艺与工序以及工期要求等条件综合确定选用以上施工方法，并分别从适用条件、工艺流程、施工要求及监测要求等方面对以上各种非爆破开挖破岩的施工方法进行了阐述。

图1 劈裂法施工工艺流程           图2悬臂掘进机法施工工艺流程

图3 静态破碎法施工工艺流程        图4 破碎锤法施工工艺流程

4.2.2深层竖井施工方法及要求

深层竖井是城市深层地下空间开发利用的工作井与联系通道。标准针对深层竖井施工方法进行了调研分析，提出深层竖井结构可根据出渣方式选用竖井掘进机正井法(如图5所示)、一般凿井机械正井法(如图6所示)、反井法(如图7所示)和正反井结合法(如图8所示)等施工方法，并分别从一般规定、使用条件、工艺流程、控制指标、施工支护及防排水等要求对竖井掘进机正井法、一般凿井机械正井法、反井法和正反井结合法进行了阐述。

图5 竖井掘进正井法施工工艺流程图      图6 一般凿井机械正井法施工工艺流程图

图7 反井法施工工艺流程图          图8 正反井结合法施工工艺流程图

4.2.3 深层洞室施工方法及要求

经过对深层洞室施工方法的调研，标准提出了深层洞室施工的通则，并按洞室开挖对围岩环境的影响程度与距离、空间位置机穿越关系，提出了近接度划分标准。并根据近接度的类型、围岩级别、不良地质等条件提出适用的破岩方法。针对深层洞室（群）的施工，分别从施工开挖、施工运输、施工支护、地下水控制等方面对深层洞室（群）的施工的主要控制项目和注意事项进行阐述。

4.2.4 施工监控量测要求

分别从深层竖井监测、深层洞室监测、施工期安全监测、施工作业环境监测以及监测资料编制等方面明确监控量测的方法、监控量测必测项目和选测项目、监控量测频率、监控量测预警等方面的要求，并对施工环境监测提出了具体的要求。

4.2.5 职业健康与安全施工

坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方，分别从一般原则、职业健康危害、安全施工管理、安全施工方面对职业健康与安全施工方面的要求进行了阐述，尤其对支护结构施工、施工作业环境、电气作业及设备管理、通风及粉尘治理、机械设备作业安全以及雨冬季施工等关键环节提出了具体要求与标准。

4.2.6 绿色施工

分别从建立健全管理制度、环境保护目标和指标、节能环保、噪声等施工环境控制方面对绿色施工方面的要求进行了阐述，提出合理优化施工方案、采用“新技术、新工艺、新设备、新材料”建议，强调对重大环境因素制定环境保护应急预案的要求，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

4.2.7.资料性附录

附录为资料性附录，主要为非爆破开挖破岩方法分析、穿越方式近接度划分及不容同近接度的措施、围岩分级及围岩分级判定等内容。

5 标准实施应用的经济、社会效益

标准于2022年9月发布，标准的实施推动了城市深层岩质洞室群非爆破开挖施工的规范化，鼓励新工艺、工法的应用，推动新型工程设备的研发和使用，使岩质洞室群开挖施工更加安全、高效，促进了工法、工艺选择的科学化和规范化。

标准的研究成果在重庆地铁18号线、成都地铁18号线、北京地铁16号线等工程中成功应用，在研究成果技术保障下，累计产生直接经济效益超2.8亿元，间接经济效益超10亿元，对我国深部城市地下空间开发施工安全和环境控制起到积极作用，具有广阔应用前景。

尤其在重庆轨道交通18号线歇台子暗挖车站项目成效显著。重庆日报于2023年3月11日报道该项目将爆破施工改为机械开挖，设有洞体全自动安全评估平台，可以自动监测隧道围岩变形、结构应力、洞内沉降等参数，并对相应的参数进行评估，提前预判安全风险。中国工程报于2023年3月15日报道该暗挖车站主体结构顺利完工，所在标段为全线控制性工程，施工中创新性地提出了“砂质泥岩地层超大断面地铁暗挖车站初支拱盖施工技术”，提高了车站开挖施工进度。

6结语

该标准在国家重点研发计划项目支持下，结合示范项目针对城市深部层岩质洞室非爆破开挖施工以及绿色安全建造技术进行了深入系统的研究，取得了一系列创新性成果，研发了大硐室初支拱盖法主动控制技术及机械化施工方法，为施工效率提升和作业流程优化提供了重要支撑;研制了安全-质量-环境的智能化管控平台，为地下施工环境质量的提升和低碳施工的实现提供了重要保障。将科研成果关键共性技术转化为团体标准，填补了我国在城市深层地下空间非爆破开挖施工技术方面的标准空白，为规范行业施工行为、提升建设安全水平、降低安全事故隐患、提高工程施工效率提供了重要的指导方针。标准的推广应用已在多个重大工程项目中取得了显著的经济效益与社会效益，展现出广阔的应用前景与产业带动效应。未来，随着标准的推广和应用，将为我国城市深层地下空间的科学开发、安全利用树立良好的示范，进一步推动和提升城市地下空间开发建造能力及技术水平。

7参考文献

[1]程光华，王睿，赵牧华，等.国内城市地下空间开发利用现状与发展趋势[J].地学前缘，2019,26(3):39-47.

[2]高昂,刘昱玮,卢成绪.国内外城市地下空间标准现状与发展[J].地质与勘探,2024 ,60 (01)

[3]宫玉泉，孟祥舟，董为红，等.加强地下空间开发利用精细化管理.中国自然资源报,2021-05-28（03)

[4]中国科技产业化促进会T/CSPSTC 98—2022《城市深层地下空间岩质洞室群非爆破开挖施工指南》[S].