黄土因其具有特殊的成分和性质而在工程地质中占据特殊的地位，其工程特征表现出与普通岩石隧道相当大的差异。郑州至西安铁路客运专线黄土隧道特征最具典型性，围岩属V级Q3新黄土，同时具有埋深浅、断面大、下穿高速公路段多等特点，这就提出了如何解决浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路的开挖方式、支护方式、地表沉降控制等问题。本文在广泛研究中外文献的基础上，探讨了应用超前支护有效控制浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路地表沉降的机理。以围岩与支护结构物的相互作用理论为基础，综合分析了隧道、管棚、注浆与其它辅助支护结构协调作用。应用K.H.Park解析法对浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路的地表沉降进行了预估。应用FLAC与ANSYS数值模拟软件，在不同开挖工法、不同开挖进尺、不同管棚注浆预支护设计参数、不同超前支护形式、不同初期支护弹性模量条件下，对浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路应用管棚注浆超前支护有效控制地表沉降效果进行了模拟，对地表沉降、拱顶沉降、围岩支护变形等进行分析与优化，得出了管棚超前支护技术设计参数、合理安全的开挖工法。以郑西铁路客运专线上的阌乡隧道为例，以预估结果和数值计算结果，与现场量测资料进行对比分析，不仅达到了预期效果，而且验证了理论预测方法的正确性与可行性，研究了管棚注浆超前支护有效控制地表沉降的规律，得出了黄土隧道地表沉降控制标准，为以后类似工程的分析、设计与施工提供了经验。