随着我国城市化进程的加快,高层建筑的数量也在急剧增长。传统桩基施工方法机械化程度低,污染大,受地层条件的影响大,为了满足高层建筑对地基基础承载力越来越高的要求,响应国家节能环保和建筑工业化的号召,预应力高强混凝土管桩将成为推广的重点。采用传统锤击法和静压法施工预应力管桩的过程中,在遇到坚硬地层和孤石时容易造成桩身的损坏,不利于结构承载,甚至导致桩身偏斜;在采用预钻孔桩法钻孔的过程中容易产生塌孔而影响管桩桩的打入。针对这些问题,大直径随钻跟管桩(Drlling with PHC pipe cased pile,简称DPC管桩)有效的克服了传统施工方法带来的不利影响。大直径随钻跟管桩施工步骤一体化程度高,钻孔的同时进行排土和沉桩,施工速度快,机械化程度高,符合国家节能减排的大势所趋。大直径随钻跟管桩工法作为一种新型管桩的施工方法,其竖向承载性能和荷载传递机理急需进一步阐明,确保其安全承载是将其逐渐向市场推广的重大前提。同时,大直径随钻跟管桩管腔中一般需要填入混凝土来进行封底和增加桩体的刚度,管腔体积较大,不同强度等级的混凝土价格差异大,在不同的地质条件和加载情况中填芯的长度,以及进行填芯采用的混凝土强度将直接影响到大直径随钻跟管桩的经济合理性。因此,在进行大直径随钻跟管桩竖向抗压承载性能研究的同时也需对使用不同强度混凝土填芯的必要性进行深入分析。本研究项目依托广州建筑科学研究院开展了填芯管桩室内抗压试验和现场静载试验较为完善的研究了填芯大直径随钻跟管桩的竖向承载性能,并结合数值分析性。得出的主要结论如下所示:1、一般情况下,大直径管桩桩身混凝土和填芯混凝土两者的强度等级差异较大,在计算填芯管桩的抗压承载力设计值时需考虑桩和填芯的变形协调机制,宜取填芯部分混凝土的轴心抗压强度设计值所对应的弹性应变值来计算桩身部分的竖向抗压承载力设计值,以此修正填芯管桩桩身抗压承载力设计值的计算公式,计算值普遍小于实测值,修正公式合理可靠。后进行有限元模拟分析,根据改变数值模型中填芯混凝土的强度等级,得到外径1000mm管桩管腔中填入C30~C80混凝土后,填芯管桩桩身竖向抗压承载力特征值随着填芯混凝土强度等级的提高而增大。2、在广州建筑科学研究院使用大直径随钻跟管工法打入的两根试验桩中,其实测竖向极限承载力分别达到20571kN和15100kN。相比于同等地质条件下使用传统施工方法打入的预应力混凝土空心桩,单桩竖向极限承载力平均提高了40%以上,已经接近了在同等地层条件下后注浆灌注桩的单桩极限承载力标准值。在打入大直径随钻跟管桩前,可以使用《建筑桩基技术规范》中关于后注浆灌注桩单桩极限承载力的计算公式近似预估在相同地层中打入大直径随钻跟管桩的单桩竖向极限承载力。3、当管桩施工质量良好时,一般在桩身受压破坏之前,单桩就会因为沉降过大而失去利用价值。为了使工程设计经济合理并且充分利用填芯大直径随钻跟管桩本身的高额竖向承载力,可通过比较入土后管桩的单桩竖向极限承载力和桩身的抗压承载力特征值来确定填芯混凝土的强度等级。对于直径为1000 mm的大直径随钻跟管桩。(1)当预估单桩竖向极限承载力N≤10000 kN时,只需采用少量的C30混凝土封住桩底,无需设置通长填芯;(2)当10000 kN<N≤13000 kN时,可通长设置C30混凝土填芯,填芯分担一部分荷载后,填芯管桩结构处于弹性变形内,结构安全;(3)N>13000 kN时,可根据后文中不同单桩竖向极限承载力标准值下填芯部分宜采用的混凝土强度等级表来通长设置不同强度等级的混凝土填芯,使预估单桩竖向极限承载力小于填芯管桩的桩身抗压承载力特征值。4.桩侧注浆效果的好坏会很大程度的影响桩土界面的切向刚度,注浆效果越好,桩土界面的切向刚度则越大,单桩竖向极限承载力随着桩土界面切向刚度的增大而增大。当切向刚度较小时,桩容易出现“陡降型”破坏,随着切向刚度的增大,单桩破坏形式慢慢由“陡降型”变为“缓变型”,最终达到稳定状态。保证桩底混凝土沉渣层的良好质量对提高单桩竖向极限承载力的提升也有较大作用,本文试验桩在使用C40混凝土进行填芯时,良好的混凝土沉渣层可以使单桩竖向极限承载力提高2000kN左右。