全夯式扩底灌注桩是在普通沉管夯扩灌注桩基础上研发成功的新型夯击式扩底灌注桩,能够有效的克服桩身常见的质量通病,适用范围较广,单桩承载力得到显著提高。近年来,全夯式施工工艺和扩桩设备不断地得到发展,先后出现了全夯式双头扩底灌注桩和异形截面全夯式扩底灌注桩。但对于其承载机理、夯扩效果、极限承载力影响因素等研究甚少。针对这些问题,本文结合10根全夯式扩底灌注桩现场静载试验、数值模拟和理论分析展开进一步的研究,主要研究内容如下:(1)共进行了4根全夯式单头扩底灌注桩静载试验,采用ABAQUS有限元软件分析其承载力性能,参考新版《载体桩技术标准》,通过对比全夯桩施工过程夯击能与载体桩夯击能,得出了桩端扩大头下夯扩土体的计算深度和宽度的取值,并按弹性体模型进行有限元分析,解决这一部分夯扩土体采用摩尔库伦模型计算不收敛的问题,得出计算Q-s曲线,对比理论计算与实测曲线可以发现,加载前期计算曲线与实测曲线比较接近,加载后期曲线有些差异,但当桩顶沉降达到40mm的时候,500桩径的全夯桩计算承载力与实测曲线还是较为接近,但600mm桩径的全夯桩计算承载力要小于实测曲线。(2)共进行了3根直径为500mm的全夯式双头扩底灌注桩静载试验,扩大头间距为3倍扩大头直径。采用前述相同的取值标准对挤密土体取值,进行有限元分析,发现500mm桩径的双头全夯桩计算曲线全过程与实测结果比较吻合,600mm桩径的双头全夯桩因为没有进行试验无法进行比较。同时研究了扩大头间距对双头全夯桩承载性状的影响,有限元结果表明随着两个扩大头间距增大,相同荷载作用下,桩顶沉降逐渐减小。当间距大于3倍扩大头直径时,间距对承载力影响较小,建议对双头全夯桩两个扩大头间距取值大于3倍扩大头直径即可。(3)圆形截面全夯式扩底灌注桩直径一般不超过500mm,大于500mm时施工贯入很困难,桩基承载力一般由桩身直径及混凝土强度控制。为解决这一问题,提出了一种异形截面全夯式扩底灌注桩,对比于500mm圆形截面桩,异形截面桩面积可以扩大至1.357倍,且施工贯入比较容易,异形截面桩在同等桩身截面面积的情况下增大了桩身侧面积,有利于增大摩擦力。共进行了3根异形截面桩静载试验,对比静载试验与有限元计算结果发现,两者Q-s曲线还是比较接近。只是在加载后期,Q-s曲线计算位移略大于实测位移。(4)将本次静载试验10根试验桩与理论及有限元分析结果进行对比,无论实测结果还是有限元计算结果,异形截面桩与600mm桩径的单头全夯桩极限承载力都相差不大,但有限元计算的承载力值略小于实测结果。对于双头全夯桩而言,理论上在同等500mm桩径下,双头全夯桩要大于单头全夯桩的极限承载力。由于样本数量及相关数据有限,加上受施工相关控制因素的影响,试验中双头全夯桩与单头全夯桩极限承载力相差不大。建议在全夯注桩施工过程中,应对相关施工参数进行严格控制,增大混凝土夯灌量以及控制混凝土夯灌高度可以保证桩端扩大头直径和桩身完整性,使单桩极限承载力能够满足设计要求。