水平旋喷预加固技术被广泛运用在富水砂层隧道中。作为超前预支护手段之一,具有良好的止水功能、承载能力,同时具有高强度及低变形能力,能有效治理富水砂层隧道中出现的涌水和涌砂灾害,保障隧道施工安全。由于各地区地质水文条件的复杂性以及施工工艺的差异性,目前针对富水砂层中水平旋喷拱棚在隧道开挖过程受地下水渗流影响的力学特性研究开展较少,其受力特性尚不明确。仅依靠经验设计难以保证隧道施工的安全性。为此,本文以富水砂层隧道的水平旋喷拱棚为研究对象,采用模型试验及数值模拟相结合的手段,就桩间咬合厚度、隧道施工过程、不同静水位、地层渗透系数及隧道埋深影响下水平旋喷拱棚的挠度、轴力、弯矩以及地表沉降、地层孔压及水平旋喷拱棚与周围土层的形变压力进行研究。主要研究内容及成果如下:（1）根据相似理论及材料强度配比试验得出模型试验几何尺寸及材料配比,由配比材料浇筑水平旋喷桩并进行标定,测定试验土体的物理力学参数,制定详细的模型试验方案。（2）针对桩间三种不同咬合厚度在隧道开挖过程及静水位工况下对水平旋喷拱棚的影响开展模型试验,得出:桩心距较小时,地表沉降、桩体纵向轴力、弯矩、挠度及周围地层受隧道开挖及水位工况影响程度较低,桩体纵向受压区长度相对较大;地层接触压力、桩体纵向挠度、弯矩、轴力受桩间距（420 mm、350 mm、280 mm）影响,分别在隧道开挖进尺量约为0.75、1.01、1.2倍隧道净高度时变化幅度最大,受地下水影响也较大,位置约为距离隧道洞口14 m处。（3）采用数值模拟手段在考虑桩土接触面及流固耦合作用下,研究了地下水位、地层渗透系数及隧道埋深对水平旋喷拱棚力学特性、地层沉降和孔压的影响规律。得出水平旋喷拱棚在不同渗透系数及地下水位地层中最小搭接长度;水平旋喷拱棚可有效避免地下水对临空面产生直接渗流影响;地层条件与埋深对水平旋喷拱棚及隧道变形有直接影响,总体表现为:地层渗透系数＞地下水高度＞隧道埋深;当地下水位超过拱顶以上3 m时,最大沉降加速增长,工程中应加大横向监测范围,及时掌握地层变形情况;富水砂层中隧道开挖时,当掌子面的水平位移大于28.78 mm时,可能发生失稳。在实际工程中,应及时做好相应防护及治理措施。