摘要:针对浅埋软弱地层隧道开挖沉降量大的问题,本文选择江北机场隧道作为研究对象,基于ABAQUS建立三维有限元模型,分别模拟采用管棚法(FPM)与未采用FPM的隧道开挖全过程,通过对比现场实测和模型预测沉降数据验证了有限元模型的有效性。通过实验设计分析管棚管径、管长、布设角度及横向间距对隧道沉降控制的作用规律,并通过沉降降低率(SRR)量化各参数敏感性。结果显示,采用FPM后,隧道洞口拱顶竖向位移由167.5 mm降低至41.2 mm,地表最大沉降由62.1 mm降低至36.7 mm,FPM可将拱顶沉降降低约76%,地表沉降降低约41%,有效将围岩压力传递至初期支护,提升隧道整体稳定性。管径与管长对沉降控制最敏感,SRR分别为6.9 %/cm和4.8 %/m,最优组合为管径12 cm、管长12 m,布设角度6°、横向布设间距30 cm。管棚搭接长度比不宜低于25%,保证预支护体系连续有效。管棚内力分析表明,距洞口1 m处管棚承受最大弯矩为178 kN·m,最大轴力283 kN,满足开挖过程的承载要求。研究结果可为浅埋软弱地层隧道FPM设计与施工提供理论依据和参数参考。