大城市交通拥挤,地上空间紧张,人们对公共交通设施的需求日益增长,越来越多的地铁隧道工程出现在城市基础设施建设中,由于受到空间的限制,隧道开挖难免会对邻近建筑物桩基础产生影响。在工程设计和施工中,如何精确地评估隧道施工对邻近桩基的影响是目前研究的主要难点之一。针对该问题的研究,目前主要有三种方法:整体有限元法、简化解析法和室内试验法。两阶段的简化解析方法计算简便、意义明确,应用范围广,易为工程技术人员接受。本文基于Pasternak地基模型分析了隧道开挖引起的邻近桩基附加位移及内力,并基于圆孔扩张理论对桩基的承载力进行了分析。主要做了以下工作:(1)结合无限介质中小孔收缩理论给出了计算隧道开挖引起土体自由场位移的弹性(影像源法)和理想弹塑性解答(弹塑性圆柱孔收缩法)。经算例验证,影像源法及弹塑性圆柱孔收缩法均可预估隧道开挖引起的周边土体应力和位移。(2)基于Pasternak地基模型,将计算得到的自由场位移转化成附加应力施加于桩,基于最小势能原理推导了Pasternak地基上被动单桩的平衡方程,采用有限差分法结合边界条件求解了平衡微分方程,得到了隧道开挖引起的单桩水平位移及弯矩。考虑群桩遮拦效应,引入土体位移传递系数,推导了隧道开挖引起的邻近群桩水平位移和弯矩解答。通过与既有工程实例、数值分析法、离心机试验结果对比,验证了本文方法的合理性。探讨了不同边界条件对桩基弯矩及水平位移的影响。结果表明,边界条件对桩基弯矩和水平位移的影响存在一个范围:距离边界较近的地方影响较大,而桩基中部的水平位移和弯矩基本不受边界条件的影响。(3)基于Pasternak地基模型,提出了考虑桩侧土体三维作用效应的隧道开挖对于邻近群桩影响的简化分析法。计算结果表明,考虑桩体侧向土体变形三维效应的桩体水平位移和弯矩解比不考虑桩侧土体三维作用效应的结果更接近监测数据和离心机试验数据。分别讨论了地基剪切层模量、桩径、地层损失比、桩基与隧道距离以及群桩间距等因素对单桩和群桩水平位移与弯矩的影响。(4)采用圆孔扩张理论,分析了隧道-土-桩基之间的相互作用,重点分析了沉桩与隧道开挖对桩基承载能力的影响。桩基总承载能力由桩端总极限阻力和桩身总极限侧阻摩擦力两部分组成,其中,采用无限介质中球形孔扩张模型计算桩端极限压力,并得到了桩端极限承载能力;采用修正的β法计算临界状态下桩身等效平均剪应力分布,进而得到了桩身极限侧阻摩擦力,该方法考虑了隧道开挖对桩身剪应力的削减作用。采用球形孔扩张模型分析了沉桩过程中塑性区土体和弹性区土体应力,根据极限孔压计算了桩端承载能力,并重点分析了隧道和桩基相对位置关系对桩端承载能力的影响。当桩端与隧道中心的间距一定时,增加隧道埋深对桩端极限承载力更加有利。随着桩端与隧道中心的间距的增大,当桩端处于塑性区以外时,桩端承载能力不受隧道开挖影响。采用β法计算桩身极限侧阻力,为了反映隧道圆柱孔收缩对桩身剪应力的影响,在计算时对β_m进行了修正。引入桩基总承载能力影响因子R_Q,分析了桩基总承载能力受隧道埋深变化的影响。隧道体积损失一定时,桩基总承载能力随着隧道埋深的增加而增大,当埋深足够大时,桩基总承载能力不受隧道开挖影响。