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桥梁加宽新旧桥桩基础沉降差控制是高速公路改扩建一个关键环节。目前,相关学者针对高速公路改扩建加宽新旧桥拼接部位开展相关技术研究,对新旧桥桩基础沉降差控制技术鲜有研究,而新旧桥桩基础沉降差很容易引起新旧桥拼接部位产生病害。因此本文结合山东滨莱高速公路改扩建工程,通过数值仿真分析、现场试验及构建灰色理论模型等方法,对新旧桥桩基础受力力学特性展开详细研究,基于研究成果提出了高速公路改扩建工程中加宽桥梁桩基础沉降差控制技术。主要研究成果如下:(1)高速公路改扩建桥梁加宽施工过程中,新桥桩基础桩侧岩土体受到扰动,岩土体中应力重分布,产生附加应力对既有桥梁桩基础承载力产生较大影响,使桥梁桩基础桩侧土抗力和桩端阻力减小,该现象在桩侧岩土体进入塑性阶段时更加明显。(2)分析了新旧桥桩基础受力力学特性,提出了增加桩长、增加桩径、增加桩数差异沉降控制技术,其加固效果依次为增加桩数>增大桩径>增大桩长>桩侧注浆。增加桩数是沉降控制效果最明显,其承载特性随桩数增加逐渐增加,但由于群桩效应存在承载力增幅逐渐减小;增大桩径和增加桩长其沉降控制效果相当,并给出范阳河一号大桥、大邢中桥合理桩长分别为20m和15m,其合理桩径为1.5m。(3)探明了加宽桥梁桩基础沉降变化规律。加宽桥梁桩基础沉降过程基本分为三个阶段:加速沉降阶段、缓沉阶段、稳定阶段。根据现场实测数据可以发现,桩基础在观测时间75天时候桩基础沉降达到1.1mm左右,该阶段沉降速率较快;在230天左右时达到1.7mm左右,该段时间内桩基础沉降减缓;在230天以后的时间里桥梁桩基础沉降基本稳定在一定值,桥梁桩基础基本趋于稳定。(4)基于前期现场测试数据成果,构建了高速公路加宽桥梁基础差异沉降的预测GM(1,1)灰色理论模型,预测了加宽桥梁桩基差异沉降发展趋势。通过现场测试数据和灰色理论模型预测得出的结果相对比,结果表明两者结果是吻合的,可以将其观测结果应用于类似改扩建工程中,为其提供可靠的理论支撑。本文研究成果可以为高速公路改扩建加宽桥梁桩基础设计与施工提供合理建议,可以减小或避免梁桥加宽新旧桥桩基础沉降差引起的拼接部位病害,具有重要的工程应用价值。