随着城市向大型化、现代化方向发展,城市的地面交通压力越来越大,为了缓解地面交通压力,建设高效、便捷的地下铁道成为众多城市改善交通状况的首选,同时地下铁道的发达程度也成为衡量一座城市现代化的重要指标。地铁隧道的建设与既有建筑物基础的冲突无法避免,这就需要对侵入隧道内的桩基进行托换。桩基托换往往与隧道的施工是密不可分的,因此研究隧道施工过程中桩基托换的力学行为具有重要的现实意义。本文首先介绍基础托换的几种分类方法、托换桩的主要类型和特点、托换承重体系的主要类型,然后阐述了国内外托换工程研究现状和重要实例以及基础托换过程中应注意的几个问题。对桩基托换的设计理论进行了详细阐述,重点归纳了桩基托换结构设计的难点和重点,给出了托换结构各部件的设计方法,着重分析了托换梁和托换新桩节点设计的思路以及托换梁与托换柱节点的抗剪机理,并对桩基托换的施工监测体系进行详细说明。对兰州市地铁一号线拱星墩~焦家湾区间隧道下穿烂泥沟桥的工程概况以及数值分析中的有限元的相关理论作了介绍,对隧道直接下穿烂泥沟桥的开挖以及切桩过程进行了较为详细的数值模拟分析,分析了隧道开挖和切桩过程桩基和土层的力学行为,并从控制沉降的角度分析,得出隧道直接下穿烂泥沟桥梁引起的结构沉降不满足规范要求,必须对烂泥沟桥梁进行加固或改造。对烂泥沟桥的加固或改造工程提出了三种可行性方案,最后采用对比分析的方法,得出被动式桩基托换方案为最佳方案。对烂泥沟地面桩基托换洞内截桩的被动式桩基托换施工过程进行了详细的数值模拟分析,从沉降、应力以及内力方面对计算结果进行分析,证明了该托换方案是合理、可行的。