本文以东北老工业基地的搬迁改造工程为背景,研究了在此过程中遇到的工程难题和关键技术。在对沈阳机车车辆有限责任公司老厂区和新厂区深入考察调研的基础上,了解了目前老工业基地搬迁改造工程中土木工程中亟待解决的关键技术,其中包括大型动力机器基础的设计理论和设计方法,工业振动的传播与衰减,不良地基的处理技术以及工程场地的地震反应等问题。随着我国工业技术的快速发展,工厂机器、设备不断更新换代,大吨位、高转速、大功率的动力机器也日益普及。由于国内外设计规范采用的是两种不同的理论模式,因此,继续沿用现行的规范进行动力机器基础设计,特别是进口机器设备基础的设计,不但是技术滞后的,而且还会是概念失误的。本文探讨了动力基础-地基体系的两种分析模型,提炼出各自的优点并使之有机结合,形成了一种计算方便、精度较高的频变参数模型,推导了模型参数的试验测试确定方法。提出了一种更适合我国动力机器基础设计的综合设计法,建议以现行的设计规范为原型,充分利用其简洁实用、经验参数丰富、普及性强的优点,通过实测频变参数对其进行必要的修正和完善,使动力设计与实际更加吻合。通过实例,验证了该方法的可行、可靠。工业不良振动的传播问题一直在工业工厂中广泛存在,现行规范对面波的传播衰减曲线规定较为粗糙和单一,计算值只是针对单向振动,且对不同类型的机器振源区分也不明确。而实际上,无论振源类型如何,地基表面各点的面波都有三个振动分量,面波波场是一个空间分布的三维波场。为更准确的刻画三维面波的传播与衰减规律,本文针对连续激振和瞬态激振两类振源机器进行了三维面波测试和时频联合分析。探讨了不同振源类型、不同振动分量、不同振动频率随振源距离的变化规律。指出规范计算值对远场面波的估计较为精确,而对近场面波振幅的估计偏低。同时,为补充完善现行规范,给出了近场振幅修正系数以及不同振动分量的调整系数的建议值。为厂区科学规划以及设备合理布置提供了有益参考。对于新厂区存在的不良地基,在分析CFG桩复合地基等沉面的特性的基础上,提出CFG桩复合地基的“双剪切破坏模型”,结合新模型,全面研究了中性点理论、褥垫层厚度确定、中性点处桩体轴向应力、“双剪切破坏模型”上下两部分承载力理论推导,以及承载力计算的新方法,并结合实例验证了模型的可靠性和正确性。这将有助于进一步完善复合地基破坏理论本身的研究,也将对涉及到破坏理论的相关研究产生积极作用。同时,概述了常用沉降计算方法——解析法、数值法和经验公式,探讨了CFG桩复合地基沉降计算经验公式,对几种常用方法进行对比分析。从CFG桩复合地基沉降变形模式出发,综合地考虑了包括桩长、桩径、面积置换率等沉面位置以及桩土摩擦系数和变形模量在内的多种因素,改进了CFG桩复合地基沉降计算公式以及桩、土应力比公式。最后,考虑到新厂区场地分层情况较为均匀,采用等效线性化方法,考虑100年超越概率为63%(小震)、10%(中震)和3%(大震)三种情况,对新厂区场地进行了地震反应分析。获得了土层的最大应变值均在12.15m处,分别达到0.027%,0.063%,0.127%,自由表面的最大加速度分别为0.138g,0.265g,0.316g,放大系数分别为2.05,2.29,2.59。土层的一阶自然频率约在1.5-2.8Hz之间,二阶自然频率在7-8.4Hz之间。为厂区工业结构的抗震设计提供了重要基础参数。本文工作虽然基于沈阳机车车辆有限责任公司搬迁改造工程为依托,以上工程难题都是老工业基地大中型工业工厂所需解决的土木工程关键技术。本文的研究成果不但具有针对性,而且同样具有通用性,可为东北老工业基地的搬迁改造工程提供有益参考。