随着国家经济高速发展,由于城市可利用土地有限,充分利用地下空间已成为发展热点。近年来地下空间开发表现出大面积、多区块的特点,地下工程建设中相邻基坑同时施工的相互影响形成了基坑群,在工程应用中基坑群的设计施工变得愈发常见。与单个基坑相比,基坑群施工中不同区块施工会带来土压力多次卸荷,各区块受力变形相互叠加,施工周期长、时空效应明显等问题。因此,对周边环境的影响更为显著而且机理更加复杂,现有分析理论、方法的局限性日益突出,因此有必要开展基坑群施工环境变形及控制方法的研究。本文通过数值模拟和现场实测,研究了基坑施工的空间效应,揭示了基坑群施工中各单体基坑环境变形的叠加机理,阐明了基坑群开挖时环境变形的响应规律,提出了可供基坑群设计施工应用的简化分析方法和变形控制措施,为解决基坑群环境保护问题提供了理论支撑和技术手段。本文主要内容和结论包括:(1)分析了单个基坑开挖引起邻近地层变形场分布规律并提出了简化分析方法。根据不同区域变形分布规律的差异和对环境影响程度完成了影响区分区。分别针对浅基础建筑物、桩基础建筑物和盾构隧道结构,根据其自身特点和在分区中的位置,分析了结构物所受到的影响并给出了实用评估方法。(2)探讨了基坑施工环境变形在基坑拐角位置和基坑中部的分布差异,总结了基坑施工空间效应分布规律。研究发现坑外区域空间效应分布随到基坑距离变化,在靠近坑边位置空间效应分布规律可以用高斯曲线表示。充分考虑各区域变形分布状态、基坑中部和拐角位置变形差异、环境变形空间效应影响和对建构筑物影响方式等将坑后区域划分为主影响区、次影响区和无影响区。分别针对浅基础建筑物、桩基础建筑和盾构隧道提出了考虑空间效应的实用分析方法。(3)分析了基坑群施工引起坑间土体变形特点,揭示了土体变形在水平方向和竖直方向变化规律。研究发现坑间土体变形特征受施工顺序影响显著,同步施工对控制土体水平位移有明显效果,但是由于变形场叠加作用强烈,土体沉降大幅增加,最大差异可达4倍之多。相邻基坑施工环境变形的叠加作用与基坑间距有密切关系。当基坑间距大于4H时,土体变形更多表现出单独基坑变形特征;当基坑间距在1.5H到4H时,叠加作用明显增强,应对环境变形进行严格控制;当基坑间距小于1.5H时,由于坑间土体内部土拱效应等,土体变形特性更多受接触面特性等其他因素影响。在此基础上分别针对浅基础建筑物、桩基础建筑和盾构隧道提出了考虑叠加效应的结构物实用分析方法。(4)从时空效应、土压力多次卸载、土体变形叠加、地下水影响等方面着手,总结了基坑群施工与单个基坑施工对周边环境影响的差异,为后续变形控制方法的提出提供了入手点。采用“从单体基坑变形源头控制,阻断基坑变形叠加、传递路径,针对保护对象采取针对性保护措施”思路,系统提出了基坑群施工中环境变形控制方法,完善了基坑群施工中变形控制技术体系,可以有效为后续施工提供理论支撑和技术指导。(5)将形成的基坑群施工环境变形分析和控制方法应用于上海民航医院改扩建项目、上海国际航空服务中心项目、上海新龙华大酒店改扩建项目基坑工程环境影响评估中,为实际工程设计和施工提供了理论依据和技术指导,验证了所提出的实用分析方法的有效性。