随着隔离桩在工程中的作用被广泛认可,大量的隧道近接基坑工程开始采用隔离桩保护坑外地铁隧道。为了减小隔离桩自身施工对地铁隧道的影响,目前工程中大多采用近基坑的隔离桩布置形式,其中以门架式隔离桩为主。而近年来,对于隔离桩的研究主要集中在靠近隧道布置的隔离桩,研究发现,隔离桩设置在靠近隧道侧时作用效果显著,并通过牵引作用和阻隔作用揭示了近隧道隔离桩的作用机理。而目前,有关近基坑隔离桩的研究还十分欠缺,因此,有必要对近基坑隔离桩展开深入研究,以揭示其在隧道近接基坑工程中控制坑外隧道变形的作用机理。本文以宁波地区某采用隔离桩的隧道接近基坑工程为研究背景,基于PLAXIS数值计算分析平台,并采用考虑土体小应变特性的有限元法,对近基坑隔离桩展开了研究。研究中,首先采用经验法并结合反分析的方法标定了土体本构模型的参数,并对依托工程原型进行了有限元计算分析,通过对比计算结果与实测数据验证了计算模型的可靠性,然后在依托工程简化模型的基础下,通过位移场揭示了近基坑隔离桩的作用机理,接着在采用单一土层的计算分析模型中对隔离桩设计参数进行了分析,最后结合基坑环境保护的相关要求,对不同基坑变形情况下隔离桩的控制作用进行了研究,并考虑了隧道全寿命周期的影响,研究了隔离桩对不同运营状态下隧道侧向变形的控制作用。基于以上研究,本文得到如下主要成果:(1)在已有学者关于HS-Small模型参数标定的研究成果的基础上,结合宁波地区海相软黏土自身特点,并采用参数反分析的方法,标定依托工程土体HS-Small模型参数。通过对依托工程进行三维有限元仿真模拟,并将计算结果与实测值进行对比分析,验证了本次研究中所采用的计算模型以及模型参数的可靠性,同时,也证明了 HS-Small模型在分析隧道近接基坑工程中的适用性。(2)本文创新的提出了内置式的隔离桩布置形式,并在依托工程的基础上,采用有限元的方法,验证了这种布置形式的隔离桩对坑外地铁隧道的保护作用。同时,通过与工程原有门架式的隔离桩布置形式进行对比,发现内置式隔离桩的控制效果明显优于门架式隔离桩。(3)研究发现,设置隔离桩后,隔离桩将分担围护结构所承担的卸荷效应,产生一定的附加变形,形成一个位移增大影响区;围护结构则因其所承担的卸荷效应降低,变形减小,形成一个位移减小影响区;隔离桩一侧将由位移增大影响区主导,导致该侧影响区范围扩大;围护结构一侧将由位移减小影响区主导,导致该侧影响区范围缩小。同时,隔离桩的加入会使原位移场发生了一定的变化,其中存在一条位移不动线,可将位移增大及减小区域分隔开,通过计算可得到该条线在空间中的位置分布,进而用于判断隔离桩对坑外地铁隧道侧向变形的影响。(4)通过对两种近基坑隔离桩的研究发现,内置式隔离桩对坑外土体侧向变形均有一定的控制作用,但受空间效应影响,无法对距离基坑较远处的土体起到良好的控制作用;而门架式隔离桩对近基坑侧浅层土体侧向变形的控制效果优于内置式隔离桩,但随着深度He以及与基坑距离De的增加,其控制作用将逐渐低于内置式隔离桩,甚至出现负效果的情况。(5)内置式隔离桩桩长L、桩径D、桩间距S以及沿Y方向布置范围I等设计参数对内置式隔离桩的控制作用影响显著,研究发现,为了高效的发挥内置式隔离桩对坑外土体侧向变形的控制作用,必须合理选取内置式隔离桩的设计参数。本次研究中,通过计算确定了各设计参数的合理取值范围,可为今后实际工程提供一定的指导。(6)基坑环境保护等级及隧道运营状态均会对隔离桩控制坑外地铁隧道侧向变形的作用效果产生影响,研究发现,在大部分情况下,随着基坑环境保护等级的提升,隔离桩的控制效率将逐步提升,即隔离桩在基坑产生较大变形时所对应的控制效率相对较高;而随着地铁隧道受损程度的增加,隧道刚度将不断下降,隔离桩对受损程度较为严重的地铁隧道的侧向变形的控制作用较为显著。