管幕预筑法是一种暗挖施工工法，在不影响地面建筑或者构筑物正常使用的前提下，通过施工大直径顶管形成地下隧道的轮廓，然后对管幕相邻顶管进行切割与焊接并浇筑混凝土，使之成为下穿隧道的临时支护与永久围护结构。管幕顶管施工阶段是该工法的一个重要环节，目前中国密排大直径顶管群工程较少，对管幕密排顶管施工顺序和顶管施工地表沉降规律理论研究不足，管幕密排顶管整体施工土体的变形趋势与单一顶管相差较大，传统的Peck公式预测地表沉降难以适用。本文采用数值模拟对8种典型的施工方案进行模拟研究，并通过大型相似模拟试验对管幕顶管施工进行模型试验研究。
　　采用大型模型试验对三种典型的顶管施工方案进行模拟，研究大直径密排顶管之间的相互影响和顶管施工过程中的地表变形特征。通过试验发现密排顶管之间不仅存在相邻顶管相互支撑现象，而且顶管与周围土体共同作用产生的管土拱效应对施工下排顶管形成“保护”，从而可以减少顶管施工过程中引起的地表沉降。数值模拟结果表明先施工管幕上排顶管的顶管施工顺序所产生的地表沉降最小，在施工浅埋的顶管时地表部分位置出现隆起现象；提出管土拱效应作用下管幕下排顶管的顶力计算公式，改进的顶力计算公式与试验数据吻合良好；讨论了顶管施工过程中存在的挤土现象，表明顶管顶力计算公式中采用被动土压力系数更为合理。
　　顶管位于水位线以下时会受到水的浮力作用，引起水位线以下的顶管受力情况与水位线以上顶管存在较大的差异，对水位线以下顶管的受力分析。根据水位线以下顶管的受力特点对顶管顶力重新推导，重新推导的水位线以下顶管顶力公式与现场实测数据吻合良好，更适合于水位线以下顶管顶力计算。
　　本文采用数值模拟与相似模型试验对不同顶管方案的地表变形规律进行研究，提出管幕预筑法密排封闭管幕顶管施工的最佳顶管顺序，采用数值模拟与相似模型试验对不同顶管方案的地表变形规律进行研究，实现了模拟、工程、模型试验相互验证的研究方法。主要的研究成果有：
　　（1）以顶管施工过程中顶管动态受力特征为依据，推导水位线以下密排顶管群的顶力计算公式。
　　（2）模型试验、数值模拟和施工监测相结合，研究密排顶管群施工过程中的地表变形规律，密排顶管群在施工埋深较大的顶管时引起的地表沉降量较大。
　　（3）确定管幕预筑法密排顶管群最佳顶管顺序，最佳的顶管施工顺序下引起的地表沉降量仅为37.5mm。
　　（4）探究不同土质条件下管土拱效应的引起的地表折减系数，其中填土、黄土、粉质粘土和黏质粉土的地表沉降折减系数分别为0.65、0.60、0.70和0.75。