本文结合地铁四号线西单-灵境胡同渡线隧道工程,针对在粉细砂地层中修建大跨渡线隧道,下穿道路,地下管线众多等工程难点,利用理论分析、数值模拟、现场试验等多种研究手段,研究分析了管棚在粉细砂地层中支护的作用机理,并对提出的几种预支护方案进行模拟研究,研究取得以下成果:(1)利用弹性地基梁理论,引入双参数模型,建立管棚的力学模型,对管棚的作用机理进行理论分析,求解出在上覆土压力作用下的挠度、弯矩、转角以及地基反力等参数方程,并结合工程实例,佐证该模型应用于粉细砂地层的科学性。(2)对注浆后的粉细砂土体进行现场试验和实验室试验,研究其注浆机理,结合实际工程,对注浆加固的效果进行分析评价。(3)结合实际工程,对提出的在粉细砂地层进行大跨度浅埋隧道深孔注浆方案、管棚方案以及注浆管棚预支护方案进行了理论分析和数值模拟计算,分别从隧道开挖引起的地表土体沉降槽的范围、地表差异沉降、围岩塑性区分布情况以及管棚的挠度和弯矩等方面进行对比分析,得出注浆管棚方案为适合本工程的最优预支护方案。本文研究成果已经在现有工程施工中得到成功应用,对今后类似工程也具有重要的借鉴意义。