砖石结构古建筑一般不专门设置整体性好的基础，而是直接坐落在夯土地基上，故砖石结构古建筑普遍存在不均匀沉降的病害。而解决该病害的有效方法之一是采用基础托换技术。本文以古建筑整体顶升保护工程为背景，对整体顶升工程中涉及的一些关键问题进行了研究，主要的研究工作如下：(1)在基础托换工程中采用了顶管托换方法，对顶管施工对上部墙体沉降影响进行了分析。将上部墙体考虑为深梁模型，在Burland研究的基础上，考虑了弹性模量与剪切模量比值的变化与中性轴位置的变化，推导出了将沉降比和应变结合起来的安全沉降公式，可用来分析不同结构形式墙体的允许安全沉降。采用有限元方法对砌体墙在给定沉降下墙体应变的变化情况进行了模拟，将砌体墙进行匀质化，采用等效体积单元来模拟砌体的连续性和各向异性特点，分析了墙体厚度、墙体开洞率和上部荷载对墙体应变的影响。(2)在基础托换工程中采用了开口钢管桩，将沉桩过程分为土塞闭合前后两个阶段，考虑了土体灵敏度和土塞的影响，结合工程实测数据，对小直径开口钢管桩的沉桩阻力进行了分析，提出了相应的沉桩阻力计算公式，得到不同土层的拟合系数。分析了时间效应对桩基承载力的影响。结合现有资料，对现有考虑时间效应的承载力公式进行了改进，提出了考虑桩基长径比和桩土界面摩擦角变化的考虑时间效应的承载力计算公式。所得公式满足工程精度要求，简单易用，可用于预估钢管桩考虑时间效应的承载力。(3)对桩基的稳定性进行了分析。考虑了桩侧土抗力的影响，基于能量法，对桩的计算长度进行了分析，得到了均匀地基和层状地基中桩身计算长度公式。采用有限元方法分析了垫块对桩稳定性的影响。将桩身与垫块、垫块与垫块之间的作用采用接触单元模拟，分析了桩的线性和非线性屈曲荷载。考虑了垫块的错动，分析了不同计算长度时径向位移和屈曲荷载的变化。结果指出，不考虑上部垫块时桩的临界屈曲荷载大于考虑垫块影响时桩的临界屈曲荷载；当桩长较小时，上部垫块对桩的屈曲稳定的影响可以忽略，当长度较大时，上部垫块对静压桩的屈曲稳定的影响有随桩长增加而减小的趋势。(4)对不排水情况下砂土的液化特性进行了研究，分析了单调荷载作用下砂土的强度值，在弹性地基中桩基沉降解析解的基础上提出了考虑桩侧土体液化造成的桩土部分滑移的的部分液化模型。在液化深度以上，分析时应考虑桩侧土体液化而导致的强度降低；在液化深度以下，分析时可仍按弹性方法考虑。得到了液化部分土体深度计算公式，在此基础上分析了液化深度对桩基稳定性的影响。本文的创新点如下：1．分析了顶管托换对上部墙体的影响，将上部墙体考虑为深梁模型，考虑了弹性模量与剪切模量比值的变化与中性轴位置的变化，推导出了将沉降比和应变结合起来的允许沉降公式，可用来分析不同结构形式墙体的允许安全沉降。2．分析了沉桩阻力的影响因素，将沉桩过程分为土塞闭合前后两个阶段，考虑了土体灵敏度和土塞的影响，结合工程实测数据，对小直径开口钢管桩的沉桩阻力进行了分析，提出了相应的沉桩阻力计算公式，得到不同土层的拟合系数。并对现有考虑时间效应的承载力公式进行了改进，提出了考虑桩基长径比和桩土界面摩擦角变化的考虑时间效应的承载力计算公式。3．考虑了桩侧土抗力的影响，基于能量法，对桩的计算长度进行了分析，得到了均匀地基和层状地基中桩身计算长度公式。在弹性地基中桩基沉降解析解的基础上提出了考虑桩侧土体液化造成的桩土部分滑移的部分液化模型。得到了液化部分土体深度计算公式，在此基础上分析了液化深度对桩基稳定性的影响，修正了桩基的临界荷载。