随钻跟管桩是在克服传统PHC管桩成桩缺点上提出来的一种新型大直径非挤土PHC管桩,通过研发的成套设备及施工工艺,可实现大直径PHC管桩钻孔、沉桩、排土的同步进行,在我国珠三角地区已有初步的工程应用。现阶段针对随钻跟管桩的竖向承载性能进行的研究较少,本文通过模型试验以及数值模拟对随钻跟管桩的竖向承载机理及其失效破坏模式进行了研究,主要研究内容如下:1.通过对不同成桩工艺管桩基础的承载性能进行模型试验研究,对比分析随钻跟管桩与其他管桩在受力特点及荷载传递规律方面的差异,并探讨填芯深度对随钻跟管桩承载性能的影响。研究结果表明,成桩工艺不同导致不同桩型的极限承载力存在明显的差异,均质砂土地层中随钻跟管桩的极限承载力最大,且比中掘法管桩高19%以上,而锤击法管桩最小;在相同桩侧注浆条件下,桩芯填芯有助于提高随钻跟管桩的极限承载力和侧摩阻力。2.开展了考虑桩底沉渣的随钻跟管桩竖向承载性能进行模型试验研究,对比分析有无沉渣的随钻跟管桩受力特性,并探讨桩底扩大头对随钻跟管桩承载性能的影响。研究结果表明,沉渣的存在对随钻跟管桩的抗压承载性能较大影响,但清除沉渣后可提高约20%的极限承载力;有桩底沉渣的桩基荷载基本由桩侧摩阻力承担,靠近桩端处的轴力有所减少,且沉渣越厚,减少的幅度越明显;通过进行桩端水泥土扩大头施工作业可提高随钻跟管桩33%的抗压承载力。3.通过对随钻跟管桩的桩-注浆体-土体接触面剪切试验,对不同桩周土、不同桩型尺寸的接触面摩擦性质进行了研究,分析注浆前后桩-土界面剪切特点及接触面的失效破坏模式,并揭示注浆加固机制对桩侧摩阻力的影响规律。结果表明随钻跟管桩的接触面失效破坏模式表现为注浆体-桩周土体接触面的剪切破坏;随钻跟管桩-注浆体-土体接触面的侧阻力主要由水泥浆的物理性质控制;桩侧注浆后水泥浆结石体的强度要远大于桩周土的强度,可以认为在荷载传递过程中,随钻跟管桩-注浆体之间不会发生破坏,随钻跟管桩与注浆体始终是一个整体。4.基于三维扫描技术,对随钻跟管桩进行三维扫描精细化几何模型重构,运用有限元软件对随钻跟管桩的抗压、抗拔承载性能进行三维模型计算,在验证所建立模型合理性的基础上对随钻跟管桩抗压、抗拔承载性能的影响因素进行分析。由有限元计算结果可知,注浆体的物理性质对随钻跟管桩的竖向承载性能影响不大;桩周土的性质是控制随钻跟管桩承载性能的一个主要因素;上拔荷载作用下随钻跟管桩的桩端扩大头能承担较大比例荷载,能有效提升其抗拔承载性能。5.通过对随钻跟管桩的桩侧注浆液流动及扩散规律进行大比尺注浆流动性试验,直接观测不同桩侧注浆材料、注浆压力下随钻跟管桩桩-土间隙注浆液的流动及扩散规律。试验结果表明,随钻跟管桩注浆后浆液在桩-土注浆界面中的扩散主要分为上部边界扩散阶段和侧向边界扩散阶段;注浆压力、水泥浆水灰比对随钻跟管桩的桩侧注浆流动性有较大影响,工程中建议注浆液水灰比控制在0.5～0.55范围内。