近些年来,我国城市建设如火如荼,复杂上部结构,大型城市地下综合体日益增多。这些新建筑形式的出现使得基坑工程朝着“深、大、紧、近”的方向发展。桩基础是工程建设中应用最为广泛的基础形式之一,尤其在软土地基上修建建(构)筑物,其在控制上部结构沉降及不均沉降和支承上部荷载方面有显著优势。对于坑底工程桩而言,由于工程桩的施工先于基坑开挖,加之软土自身的强度低、易流变等工程特性,基坑的开挖会对工程桩的工作性能产生一定影响。当面临更为复杂的“坑中坑”开挖时,多重开挖卸荷的影响会使桩基水平承载变得更加复杂。传统电梯井等坑中坑内坑尺寸较小,其开挖对既有桩基的影响微弱而未受到很大重视,但随着内坑规模越来越大,这一问题越来越突出,成为亟待解决的课题。本文依托苏州文博中心项目,从大剧院地块现场试验入手,基于现场试验结果与数值模拟结果对比验证的参数及本构模型,建立三维坑中坑有限元模型,对坑中坑基坑开挖条件下坑间区既有工程桩的受力变形响应规律及水平承载力损失情况进行了研究。得到了如下成果与结论:(1)在太湖冲湖积相软土层上先后开展了地坪水平静载试桩试验、基坑开挖至外坑坑底及内坑坑底时既有试桩的内力变形响应监测工作;建立大剧院基坑三维有限元模型,对现场试验进行了模拟,并将现场试验结果与数值模拟结果进行了对比分析,研究了软土地层上单桩水平承载性状、外坑开挖及内外坑开挖累积影响下单桩的受力变形响应情况。结果表明,由于太湖冲湖积相淤泥层土质软弱,水平受荷桩桩侧土抗力较小,其荷载传递深度较一般土层要略深。(2)基于现场试验与数值模拟对比验证的土层参数及本构模型,建立三维坑中坑有限元模型,将以经验法估算得到的外坑地连墙水平位移(墙后地表沉降)、数值模拟得到的内坑开挖前后外坑地连墙水平位移(墙后地表沉降)三者进行了对比,分析了内坑开挖对地连墙水平位移及墙后地表沉降的附加影响;对内外坑开挖累积影响下紧邻外坑边桩和位于外坑长短边中轴线上桩的水平承载特性进行了研究,得到了紧邻外坑边桩及外坑长短边中轴线上桩在内外坑开挖累积影响下的水平位移及桩身弯矩分布规律;对内坑开挖附加影响下紧邻外坑边桩和位于外坑长短边中轴线上的桩的水平承载特性进行了研究,得到了紧邻外坑边桩及外坑长短边中轴线上桩在内坑开挖附加影响下的水平位移及桩身弯矩分布规律。结果表明,坑间区工程桩的内力变形响应是内外坑开挖耦合作用的结果,但不同位置的工程桩的内力变形主导因素不同:靠近外坑边的桩的内力变形主要受外坑开挖影响,而靠近内坑边的桩的受力变形则受内坑开挖附加影响较大;其他位置桩则随所处位置不同两种因素作用占比不同。(3)研究了不同内坑几何尺寸工况下坑中坑开挖引起的桩的受力变形响应规律。首先分别对内坑平面面积一定而内坑挖深变化和内坑挖深一定而内坑平面面积变化两种工况进行了探讨。得到坑中坑开挖条件下内坑平面面积一定(内坑挖深一定)内坑挖深变化(内坑平面面积变化)影响下紧邻外坑边桩及紧邻内坑边桩的受力变形响应规律;以此为基础,选取不同内坑平面面积及挖深进行排列组合(20种工况),以桩顶水平位移y0及桩身最大弯矩Mmax作为考察指标,考察了随内坑几何尺寸变化坑中坑开挖条件下各桩受力变形响应情况。结果表明,坑间区既有工程桩的内力变形对内坑平面面积变化的敏感程度要比内坑挖深变化的敏感程度大得多。(4)对坑中坑开挖引起内外坑间区既有工程桩水平承载力的损失情况进行了定量研究。采用桩顶水平位移控制和桩身强度控制的双重控制标准,以规范和现场实测数据分别给出桩顶水平位移和桩身强度方面的失效判据yso、Msmax,在此基础上引入水平承载力损失比δδ的概念,用以定量表征坑中坑基坑开挖后桩基水平承载力损失情况;从桩顶水平位移和桩身最大弯矩两个角度计算桩的水平承载力损失比δy、δm,考察坑中坑开挖后不同位置桩两种损失比的变化规律;统计分析了研究区内各桩的承载力损失比的分布情况;研究结果表明,紧邻外坑边桩的水平承载力损失程度最大,而在紧邻外坑边桩中又有长短边中部附近的桩的承载力损失最大,部分甚至已经失效;随着远离外坑边而靠近内坑边主影响区,桩的水平承载力损失程度呈先减小再增大的变化规律。(5)通过研究给出了减小坑间区既有工程桩水平承载力损失的工程措施。从改变支护结构参数、地基土参数及桩基自身参数出发,探讨了除基坑几何尺寸外的其他因素改变情况下坑中坑开挖引起的工程桩水平承载力的损失情况。并基于此给出了减小坑间区既有工程桩水平承载力损失的工程措施,结果表明:对坑间区土体进行加固除能较好的控制外坑地连墙水平位移及外坑墙后地表沉降外,对减小工程桩水平承载力损失也具有较显著的效果;适当加大内坑地下连续墙厚度及合理设置内坑支撑能有效的减小邻近内坑边桩的水平承载力损失。