随着社会的进步和人们需求的变化,人们希望通过改造原有建筑物来获取更大的使用空间。同时,随着我国经济的迅速发展,企业投资日益增长,生产规模不断扩大,导致原有厂房已不能满足生产发展的要求,既有厂房结构面临改造的问题。因此,对既有建筑物的进行检测、鉴定、加固和改造越来越受到人们重视,已成为土木工程领域中的一门新兴学科,并逐渐成为建筑行业的一个重要分支。托换改造是对基础进行加固改造的一种有效手段,是目前结构工程及岩土工程学科的一个重要的研究课题。而桩基托换技术作为基础托换中很重要的一种方法,已得到了广大科研人员和工程界人士的重视。基于桩基托换的基础加固改造研究,尽管已有许多处理方法和研究成果,但还有许多关键问题或难点没有得到很好地解决。本文就是基于这样的背景,旨在推动桩基托换理论与应用的研究,使桩基托换设计和施工技术趋于规范化、标准化,以充分开发利用城市地下空间资源。本文的研究结果可广泛应用于各类基础的检测、评估、加固和改造工程,具有较大的理论意义和工程实用价值。本文在如下几方面进行了理论、数值与试验研究,并取得了一些研究成果:1)介绍了国内外主要的基础托换技术及其应用现状,重点讨论了桩基托换技术,包括主动托换技术和被动托换技术的应用范围和优缺点、托换桩的主要类型和特点、国内外桩基托换的典型范例、钻孔钢管灌注桩的特点相关技术和托换前要进行的准备工作。同时对基础托换工程应注意的问题进行了阐述,并结合实际工程提出了本文要解决的问题。2)结合实例工程,介绍了桩基托换过程中所涉及的一些关键技术。首先对工程概况进行了介绍,然后对几个关键的技术问题进行了介绍和处理,其中主要包括长细比、抗侧移和相邻桩基的沉降差,均满足规范要求。3)结合本工程的实际情况,成功地应用了植筋技术和耐热混凝土。在总结植筋技术的优缺点的基础上,介绍了植筋的施工工艺流程,并对植筋的锚固进行了计算。同时,对耐热混凝土进行了配合比设计,并成功应用。4)对钻孔灌注钢管桩的设计理论和施工实践进行了探讨,对利用钢管桩实现基础托换进行了验算,可以看出,承载力、抗冲切性能、沉降以及水平位移等验算结果均符合设计规范的要求。最后基于ANSYS建立了有限元模型并进行了理论分析,并考虑了不同尺寸的桩下土体建立了两个不同的模型,计算结果均满足设计规范的要求,从理论上验证了本文的钢管桩托换的可行性。5)对加固改造工程进行了监测,研究内容主要包括监测方案的拟定,独立柱基的垂直沉降和和水平位移的监测,以及基坑支护结构顶部的垂直沉降和水平位移的监测。并从现场监测的位移变化曲线对监测结果进行了评价,可以看出,本工程的钢管桩托换非常成功,充分满足了加固改造的需要。