既有建筑地下增层方兴未艾,其关键工艺是土体开挖和桩基托换。桩基托换中上部荷载逐步转移到新的托换桩梁体系中。桩基托换后需对建筑底层下土体进行开挖,不可避免的造成桩侧和桩端土体的扰动和移除作用,进而造成桩极限承载能力和稳定性的降低,有些情况下桩身会出现负摩阻力,进而影响原有桩基的承载力、差异沉降和稳定性。本文基于理论分析和数值模拟,分析桩侧极限阻力在传统公式法和矩形荷载下Mindlin应力解和数值模拟的差异,对比不同开挖深度和宽度对桩侧极限阻力的影响,通过有限元分析“二托一”托换体系的荷载转移以及变形特性,讨论托换体系刚度、复杂工况和重点施工工艺流程等为地下增层方案优化和沉降控制提供参考。论文主要内容如下:（1）以浙江饭店地下增层为背景,推导传统公式,并和矩形面积荷载下Mindlin应力解的桩侧极限阻力公式比较,结果显示传统公式法计算偏保守,与Mindlin应力解和有限元模拟计算结果偏离较大;矩形荷载下的Mindlin应力解和三维应力下数值模拟计算桩侧极限摩阻力较为接近,总体相差5%～10%左右。（2）案例计算表明:随着地下增层中土体开挖的进行,开挖深度0～20m桩端分担荷载仅减小3%,随着开挖深度增大桩侧极限阻力近似成线性减小,上部土体开挖不仅造成本层桩侧摩阻力的损失,而且造成下部桩侧竖向有效应力的减小,减弱了未开挖土层原本的桩侧摩阻力。随开挖宽度的增大,桩侧极限摩阻力减缓存在边际效应,当开挖宽度增大到一定数值后,开挖宽度对桩身极限侧阻力影响可以忽略。（3）利用荷载传递法的荷载传递函数,推导了既有建筑地下增层桩基沉降计算公式,采用矩形荷载下的Mindlin应力解计算桩侧和桩端双曲线函数,使用MATLAB软件进行编程迭代计算荷载-桩顶沉降。基于不同开挖深度和宽度对桩顶荷载-沉降曲线进行分析,结果表明在荷载施加的初期,随桩顶荷载加大,桩侧土体开始进入塑性阶段,P-S曲线为陡降型。同一桩顶荷载下开挖深度和宽度与沉降呈现正相关趋势,相比而言,开挖深度对桩基沉降的影响更大。（4）针对依托工程,建立“二托一”桩梁式托换体系的刚度矩阵,使用有限元建立一榀框架上部结构及其下桩土体系分析。在原桩截桩后,紧邻被托换桩接受传递来的荷载最多,距离越远荷载转移越少、沉降影响越小。增大托换梁截面尺寸、减小托换梁长度和增大托换桩直径三种方法均可提高荷载传递率,其中通过改变托换梁长度对荷载有效传递效率影响最大。（5）针对依托工程,分析复杂工况下上部荷载转移和沉降特性,选取不同桩基托换顺序、地质不均匀性和不对称托换桩等情况,分析依托工程动漫大厦可能遇到的不利工况和及地下增层重点施工流程,为方案设计提出了指导性意见。