本发明公开了一种控制隧道大变形的装配式地层应力补偿伺服钢架系统，包括：伺服支撑结构和伺服控制器；伺服支撑结构包括：环形钢拱架，被配置于隧道内，并安装于隧道的内底部；伺服器，被配置于环形钢拱架和初期支护之间，且一端连接于初期支护，另一端安装于环形钢拱架；伺服控制器根据初期支护的变形调整伺服器的支撑力。本发明一种控制隧道大变形的装配式地层应力补偿伺服钢架系统，利用了力学传递机制与相互作用原理实现了地层‑结构协同承载，在补救措施实施前解决了初期支护变形过大的问题，通过装配式型钢拼装形成钢架，安装快速方便，工艺操作简单，施工方便，控制变形效果较好。