管棚超前预支护技术能够有效的限制地面沉陷，保持地层处于稳定状态。为了有效地解决在高速公路下大跨度、超浅埋、高地下水位隧道的开挖问题，采用管棚超前预支护技术作为隧道开挖的辅助工法。本文以晋祠隧道下穿高速公路段的工程实例作为依据，运用弹性地基梁理论分析了管棚的受力和变形；在隧道施工过程中进行了大量的现场测试，包括：管棚的挠度变形和受力、地表沉降和特殊断面的受力等；采用三维有限差分软件（FLAC3D）模拟了管棚与隧道开挖的相互作用。在理论分析、现场测试、数值模拟的基础上，提出了一些设计和施工建议。主要研究如下：（1）以晋祠隧道作为工程实例，运用双参数弹性地基梁（Pasternak）模型计算隧道开挖条件下的管棚的挠度曲线和受力特性，计算结果与实测值吻合较好。并对不同埋深和不同管径钢管的挠度曲线和受力曲线进行了比较，提出一些建议。（2）对晋祠隧道进行了详细的现场测试，采用60m长水平测斜管和钢筋计对管棚的挠度变形和受力进行了测试，根据现场测试的结果分析了管棚在隧道开挖过程中的作用机理。（3）采用三维有限差分软件（FLAC3D）对晋祠隧道开挖与管棚的相互作用进行模拟，计算中采用壳单元模拟管棚。同时对不设管棚情况下隧道的施工过程进行了模拟，对比两种计算结果，分析了开挖过程中隧道围岩的变形特征，对管棚的支护效果进行了评价。（4）本文通过对管棚超前支护技术的理论分析、现场测试、数值模拟等三方面的较为详细的研究，得出了隧道开挖过程中管棚的变形特征和加固机理，为以后管棚超前支护技术的设计和施工提供了依据。