随着我国经济的发展,城市基础设施建设加速,我国大力发展城市公交、公路和地铁等公共交通设施,地下工程施工技术也随之提升。新管幕法作为一种新颖隧道施工方法得到广泛应用。对于新型管幕结构作为初期支护与永久结构一体化的结构,其断面形状和钢管参数的优化还有待于深入研究。本文依托迎泽大街管幕暗挖段隧道工程下穿火车站为背景,通过理论分析和数值模拟的方法,对管幕法隧道在不同断面形状下结构的受力变形规律和动静荷载影响下钢管幕中钢管几何参数的优化进行了比较系统的研究。结合现场测试数据分析,并与数值模拟计算结果进行对比验证,主要研究成果如下:(1)针对管幕结构承载机理不明确的问题,采用钢-混凝土组合结构计算方法对新型管幕结构承载机理进行分析,结果表明混凝土应变和钢筋应力监测最大值均远低于钢-混凝土组合结构承载能力最大值,表明管拱板式结构中钢管幕对结构的承载能力的提升有很大作用。(2)对于隧道穿越软塑黄土地层且地表沉降控制严格的问题,通过对隧道施工地表沉降规律和既有铁路沉降基准进行分析,考虑最不利条件进行计算,结果表明,铁路线路地表沉降的最大允许值为12mm。(3)结合理论分析和数值计算方法对不同管幕结构型式隧道受力和周围土体进行分析,结果表明,圆形断面隧道地表沉降变形控制最好,且隧道拱顶和拱底的竖向位移以及水平位移最小。矩形断面隧道支护体系中钢支撑轴力最大,但与其他三种断面相差不大,结合公路隧道断面使用需求等因素,管幕结构隧道选取近似矩形断面形状更优。(4)为探明钢管参数对结构支护效果的影响,对新型管幕结构钢管的不同几何参数在静力作用下的力学特性进行分析,计算结果表明,在一定范围内增加钢管壁厚和管径,减小钢管间距能够有效提高管幕结构支护效果。(5)针对列车动载作用下钢管参数对管幕结构支护效果的影响,通过研究列车动荷载作用下2s时间内钢管几何参数对管幕结构的影响分析,对比分析钢管壁厚、管径和间距的不同取值,得出钢管壁厚和钢管管径的增加能够提高管幕结构支护强度,钢管间距的增加降低管幕结构支护效果。(6)通过对隧道管幕暗挖段现场施工过程中地面路基和站台的监测数据进行分析,并与数值计算结果进行对比验证,结果表明,二者沉降量相差不大,且均小于施工控制标准,能够保证火车站内列车的正常运营。