随着城市轨道交通的迅速发展，在城市中修建隧道越来越普遍，而开挖隧道时，需要有效地限制拱顶沉降及地表沉降，保持开挖面的稳定性，所以要在开挖前进行预支护加固措施。管棚预支护技术作为隧道开挖的一种重要辅助方法，因为具有加固距离长、施工工期短、可靠性高等优势，而被越来越多的运用到隧道施工中。但目前，管棚的设计、施工和研究等方面很多都是基于经验类比法，已不能满足施工发展的需要，所以对管棚预支护作用机理的研究，在地下工程领域是一个具有重要现实意义的课题。本文在基于国内外管棚支护研究的基础上，从管棚的设计与施工方法、管棚支护的力学机理、实际工程数值模拟等方面进行研究，主要做了以下方面的研究：（1）对各种超前预支护方法进行了系统的总结分析与评价，根据管棚预支护技术的特点，从管棚的适用范围、设计参数及施工方法等三方面做了详细分析总结，针对施工中容易出现的问题，给出了解决措施。（2）基于常用的浅埋隧道围岩压力理论，得出了浅埋隧道管棚受力荷载计算公式及作用范围；通过文克尔弹性地基梁理论，建立了管棚的力学分析模型，并采用解析解得到了管棚力学模型中管棚的挠度、转角、弯矩和剪力的微分方程，将该模型应用于实际工程中，计算出了隧道开挖过程中管棚的扰度，验证了模型的合理性。（3）以某浅埋暗挖隧道工程为例，通过FLAC3D软件进行数值模拟。对有无管棚支护两种工况对比分析，证明管棚超前预支护能够显著地控制隧道拱顶沉降及地表沉降。通过实测数据和数值模拟结果比较，得出数值模拟模型是合理的。