小净距隧道中夹岩受到两侧开挖的剧烈扰动，处于单向或双向受力的不利状态，严重影响施工安全，而预应力全长注浆对拉锚杆常用于中夹岩的主动支护。为阐明对拉锚杆的作用模式和控制机制，建立相应的力学模型和解析方法，开展实测验证，并进行参数分析和工程应用。研究表明：对拉锚杆为中夹岩提供强力水平约束，并提高岩体力学性能，发挥挤压加固作用；对拉锚杆利用剪切摩阻改善浅层围岩受力状态，同时锚固深部岩体，具有承载传力效果；对拉锚杆轴力和剪应力均由两侧向中间非线性衰减，作用范围局限于浅层中夹岩，实测结果验证了理论方法的合理性；进行了对拉锚杆的参数分析，提出了对拉锚杆临界长度、合理锚杆直径等工程建议；结合京张高铁长城站小净距隧道实践，主动增强对拉锚杆设计参数，变更后围岩压力、拱顶沉降和水平收敛的实测均值分别降低12.2%、14.1%和10.2%，保障了隧道开挖的安全。