在隧道建设中,由于施工环境不同,地质条件复杂,经常会遇到在不良地质条件下施工的情况。管棚超前支护作为一种隧道辅助支护技术,由于其加固距离长、施工工期短、可靠性高等优势在穿越复杂地层时被广泛应用。但目前,管棚的设计、施工等很多方面并没有成熟的理论依据,很多还是依靠工程经验进行设计,已经不能满足隧道工程对施工成本控制和安全保障日益增高的需求,所以对管棚支护的机理和参数选择进行研究在地下工程领域是非常具有有现实意义的。本文基于大量的文献和施工资料,对管棚的设计与施工方法、管棚支护的力学机理、管棚挠度对管棚支护参数的敏感度等进行了探讨和研究。并以实际工程为依托,利用3dec数值模拟软件作为研究方法,对软弱破碎围岩下的管棚参数优化进行了系统研究。主要做了以下研究:1、对各种超前预支护方法进行了总结分析,并对管棚施工从适用范围、设计参数和施工方法等方面进行了介绍分析。2、以浅埋隧道围岩压力理论依据,对管棚支护力学机理进行分析,将研究结果与实际工程进行比对,验证了双参数弹性地基梁模型的合理性,并考虑了双参数弹性地基梁模型在实际工程中的缺陷,对其进行修正。并用修正后的方程组对管棚的内力,管棚挠度对管棚参数、地层参数的敏感度和管棚的荷载传递能力进行分析。3、利用3dec离散元软件,建立管棚支护模型对支护效果进行分析,并于实际工程对比,验证模型的合理性。并分别从管棚的环向间距、注浆厚度、管棚直径、开挖进尺等几个方面研究管棚参数对支护效果的影响。依托于实际工程,对管棚施工的参数选择进行优化,对设计参数和优化后参数进行比较,进一步论证了管棚参数对支护作用的影响。