北京市的地下水资源随着城市发展进程越来越显不足,目前市区平原区地下水已经处于严重的亏损状态,紧缺的水资源已经成为制约北京经济发展和城市建设的瓶颈,在当前环境下,地铁建设工程中地下水控制采用止水方案不仅是大势所趋,也是推动促进地铁工程地下水控制施工升级转型的历史机遇。因此在北京地区地下水资源紧缺的情况下,以学院桥站-西土城站区间盾构井作为试验竖井,对深基坑硬咬合钻孔桩止水效果及开挖变形展开研究,对同地区地铁建设中的咬合桩止水工程具有重要参考意义。本论文以北京地铁27号线二期(昌平线南延)工程06标学院桥站-西土城站区间盾构井咬合桩止水施工工程为背景,采用现场检测、室内试验和数值模拟等手段对进行硬咬合钻孔桩止水效果和开挖变形研究研究,主要的研究内容如下:(1)桩身成孔质量检测分析。合格的成孔倾斜度能直接保证桩底的咬合质量,使咬合桩具有良好的挡土和止水作用。通过对基坑施工现场16根素混凝土桩、48根钢筋混凝土桩的孔径、倾斜度、成孔质量进行检测,得出孔径、倾斜度随着深度不断减小的规律,得到提高咬合桩桩身成孔质量的方法。(2)素桩材料性能研究。在咬合桩施作过程中,素混凝土桩的强度是影响钢筋混凝土桩倾斜度的重要因素,素混凝土桩良好的抗渗性能也是咬合桩止水效果的保障。通过10组混凝土抗压强度试验和7组混凝土抗渗试验,测试养护试件强度和抗渗性能随养护时间的发展变化规律和增长规律,分析水灰比、砂率和减水剂用量对混凝土强度和抗渗性能的影响,最终给出满足工程需要水灰比为1.80,砂率为0.55,不添加减水剂的推荐配合比。(3)基坑施工数值模拟分析。利用MIDAS GTS NX有限元软件建立深基坑开挖与支护过程模拟,分析基坑利用咬合桩作为围护结构在开挖过程中对基底和周围地表变形的影响。研究表明在开挖过程中咬合桩水平位移随深度的增加先变大后减小呈抛物线分布;基底隆起呈“凸”型分布,周围地表沉降随着距坑边距离先增大后减小,影响主要范围约为距坑边30 m处。(4)咬合桩止水效果研究。利用MIDAS GTS NX软件对咬合桩的止水效果进行数值模拟分析,主要考虑咬合桩桩基缩径和倾斜两种几何缺陷对咬合桩抗渗性能的影响。研究表明几何缺陷增大了深基坑中咬合桩结构产生渗漏的风险,桩径缩径产生的影响较桩倾斜产生的影响更为明显,使咬合桩的抗渗性能变得更差,两种缺陷的叠加也大大降低了咬合桩的抗渗性能。