随着经济迅速发展,现代化工程建设规模日益增大,对地基基础提出了严格的要求。桩基作为常见的基础形式,取得长足的进展,向大直径、超长、变截面等方向发展。然而,当桩径和桩长过大时,钻进难度相应增大,桩身质量亦难以保证。三岔双向挤扩灌注桩(简称DX桩)作为新桩型的代表,具有工艺先进、施工简便和成桩可靠的特点,能大幅度提高单桩及群桩承载力,减小桩顶沉降量,近年来广泛应用到超高层建筑基础、大型工业建筑、LNG储罐、铁路、高速公路桥梁等基础工程中。在此基础上,首次采用DX嵌岩桩来替代直孔嵌岩桩,通过在强风化泥质粉沙岩层中设置承力盘,将桩端置于中风化泥质粉砂岩表层,在满足承载力及沉降的要求下,减小桩径和桩长,并成功应用到广东、广西等桩基工程中,取得了良好的经济效益。国内学者针对土层中DX桩承载性能作了大量分析,而DX嵌岩桩的相关研究尚属空白。如何尽快全面探索新型DX嵌岩桩的承载机理及沉降特性,建立科学的设计方法,尤其当前我国高速铁路、公路、超高层建筑等工程中超长桩基越来越多,加强DX嵌岩桩的承载特性及失效机制的研究,成为当前推广应用新型桩基结构时工程界迫切需要解决的科学问题。为进一步揭示DX嵌岩桩荷载传递特性等基本规律,本文依托于防城港钢铁基地原料厂项目,通过一系列现场试验、模型试验与数值模拟手段,对DX嵌岩桩承载特性及失效机制进行研究,主要结论如下:(1)DX嵌岩桩Q-s曲线平缓变化,至加载末期桩顶未呈现明显加速变形趋势;卸除荷载后,桩顶残余沉降值较小,卸荷回弹量小,回弹率低,表明在强风化泥质粉砂岩层设置承力盘、桩端置于中风化泥质粉砂岩表层,能显著提高单桩承载力,且DX嵌岩桩桩身压缩性低、差异沉降小、抵抗沉降能力优异;(2)模型试验表明DX嵌岩桩Q-s曲线呈缓变型,而直孔嵌岩桩在加载后期桩顶沉降急剧增加;桩径、桩长及桩端嵌岩情况相同时:DX嵌岩桩极限承载力较直孔嵌岩桩zka提高118～131%;当直孔嵌岩桩达到承载极限时,等荷载水平下DX嵌岩桩桩顶沉降较直桩zka减小80～86%;当直孔桩zkb嵌岩深度增加(2～3d)时,DX嵌岩桩承载力仍较其提高56～64%;当直孔嵌岩桩达到承载极限时,等荷载水平下DX嵌岩桩沉降值较等桩径直桩zkb减小63～66%,充分表明DX嵌岩桩承载性能优异、控制桩顶沉降性效果显著;(3)DX嵌岩桩侧阻力、盘阻力及端阻力同步发挥,仅需桩顶发生较小沉降:当桩顶荷载较小时,侧阻力>盘阻力>端阻力;随着荷载增加,侧阻力、盘阻力及端阻力占总承载力百分比保持稳定;当荷载进一步增大时,盘阻力占总承载力百分比有所减小,端阻力所占总荷载百分比逐渐增大,端阻力>盘阻力;(4)DX嵌岩桩属于摩擦端承桩:承力盘在加载初期能有效承担荷载,控制桩顶沉降,随着荷载增加,盘底岩体发生局部渐进性剪切破坏,多余荷载由桩端承担,盘阻力与端阻力占总承载力百分比呈此消彼长趋势,桩端承载力能进一步发挥,桩身各部分协调工作,保证承载体系稳定性;(5)承力盘底部岩体附加应力非均匀分布,外缘处较高,由于应力集中岩体局部剪切破裂始于此处,随荷载增大不断向桩根发展;桩端岩体附加应力最大,增长速率最快,随深度增加不断衰减,当盘底岩体产生剪切破裂带后,桩底应力显著增大。(6)根据模型DX嵌岩桩Q-s曲线、承力盘底部岩体及桩底岩体附加应力增长规律、数值模拟结果,将DX嵌岩桩失效过程分为四个阶段,即:弹性阶段、屈服前塑性阶段、屈服后塑性阶段及破坏阶段。