既有建筑增扩地下室是解决城市地区日益增长的停车空间需求的有效手段。桩基础作为高层建筑的承力构件,增层开挖过程中其承载性状必然会有所变化。若不采取有效处理措施必然会引起既有桩基附加变形,甚至造成既有建筑倾斜、整体倒塌破坏。如何考虑在役桩承载力时效性,充分发挥其承载潜能,分析开挖对既有在役桩基承载特性的影响,是目前亟待解决的关键问题。针对该难题,本文采用已有试验数据分析、模型试验、数值模拟和理论分析等综合手段展开研究,揭示了增层开挖前桩基承载能力及承载刚度随时间的变化规律,提出了既有桩基承载力时效性分析方法,建立了开挖卸荷条件下桩侧和桩端荷载传递模型,形成了增层开挖条件下在役桩竖向承载特性分析方法。本文的主要工作和成果如下:(1)整理了国内外桩基承载特性时效特征实测数据,对桩基承载特性时效性问题进行了归类分析,并对不同休止期后不同类型土层中桩基承载力及承载刚度随时间变化趋势进行了拟合量化。采用双曲线型荷载-沉降模型模拟桩顶荷载和桩顶沉降间的关系,结合前述研究成果明确了模型中各参数的取值方法,提出了增层开挖前单桩时效性承载特性计算方法。进一步地,根据已报道的群桩现场实测数据,确定了群桩承载刚度效率系数计算公式,基于等代墩的概念,将所建立的单桩双曲线型荷载-沉降模型推广至群桩中;(2)开展了增层开挖条件下持荷单桩以及群桩基础受力性状的模型试验研究,通过对监测不同等级恒载作用下不同开挖深度在役桩桩身轴力分布、桩侧桩端承载力及沉降特性,分析了荷载水平、开挖深度等因素对增层开挖工程中桩基自身承载特性(包括强度和刚度)的影响;(3)对增层开挖条件下持荷群桩桩间相互作用的影响因素进行了参数分析。采用有限元软件ABAQUS建立了不同开挖规模、卸荷深度和桩间距等模式下的数值模型并反算各工况下群桩中桩-桩相互作用系数的值,揭示了开挖规模、卸荷深度和群桩布置模式等因素对群桩中桩间相互作用的影响。(4)根据模型试验结果,分别采用双曲线模型及双折线模型模拟桩侧阻力和桩土相对位移间的关系以及桩端位移和桩端阻力间的关系。分析开挖引起的土体回弹,修正荷载传递模型中桩土相对位移。考虑开挖应力释放,坑底土处于超固结状态,引入超固结比计算增层开挖后桩侧摩阻力大小。结合荷载传递法提出了增层开挖后单桩承载特性的迭代计算方法。最后基于数值分析得出增层开挖条件下桩-桩间相互作用系数,将单桩分析方法扩展至群桩中。