隧道沿途经过软弱破碎围岩等地段或处理进出口边仰坡时,为确保掌子面和地表的稳定,防止隧道塌方,控制地表沉降,增加隧道开挖时的安全性,就会面临一系列预支护围岩的特殊问题。管棚预支护是其中广泛使用的一种隧道顶部预支护措施,该技术是在拟开挖的隧道外周边钻设水平孔,然后安装钢管,再进行灌浆固结,使拱顶形成加固的伞形保护环,在该保护环的支撑下,进行循环掘进和支护施工。该技术能同时提高隧道周边围岩的强度及抗渗性能,从而保证隧道的安全施工。通过对软弱围岩隧道管棚预支护结构的受力理论及在做好超前预支护情况下掌子面稳定的研究,使修建时可以对预支护方法原理充分了解,以便对施工有个较好的指导,有利于降低工程成本及其危险性,对确保工程质量意义重大。本文的主要研究工作如下:①概述目前国内、外常用的隧道预支护技术,并且对各种类型的支护的特点进行总结与评述。②对于管棚受力荷载的计算,通过对常见计算隧道围岩压力的计算理论比较,从而借鉴这些理论当中的一些相关知识,对隧道埋深、围岩条件、开挖条件以及管棚作为预支护结构的特点等因素分析,得到相应的计算公式。③在Pasternak弹性地基梁理论的基础上创建管棚的力学分析模型,及其挠度曲线微分方程,并得到管棚支护结构的转角、弯矩及建立的求解方程,从而对管棚预支护的力学行为进行分析。④从管棚的构造、布置形式、几何参数等方面开展了管棚的优化设计方面的工作。⑤依托遵义中路隧道为工程背景,建立了管棚预支护结构模型,并进行了系统的分析。