预制螺旋桩基础是一种复杂几何表面的异形桩基础形式，一般分为连续叶片式钢筋混凝土螺旋桩和分层叶片式钢管混凝土螺旋桩。本文通过数值计算、试验和理论分析相结合的研究方法，以桩型参数(叶片距宽比)为主线，对螺旋桩基础的桩土荷载传递规律，螺旋桩基础竖向承压、竖向抗拔的破坏模式，极限承载力的计算方法，竖向承压螺旋桩的荷载位移关系，施工阶段桩型参数对桩体应力分布的影响以及叶片强度设计等方面作了分析研究工作。 通过连续叶片式螺旋桩基础和分层叶片式螺旋桩基础三维弹塑性有限元分析，分析了叶片距宽比参数对螺旋桩基础荷载位移关系、桩土荷载传递规律和地基塑性区发展趋势影响，设计了两种桩型的桩型参数。 根据有限元分析结果，设计制作了三种叶片距宽比模型桩，并进行了砂土地基的竖向承压、抗拔模型试验，实测了桩顶荷载位移及地基应力，分析了叶片距宽比参数对螺旋桩基础荷载位移关系、地基应力场变化趋势的影响，建立了螺旋桩基础理论分析基础。 通过建立的简化力学模型和对施工阶段预制螺旋桩受扭状态的数值分析，结合预制钢筋混凝土螺旋桩现场扭入试验分析，提出对预制钢筋混凝土螺旋桩的配筋、构造措施和材料设计的建议。 基于竖向载荷作用下的螺旋桩基础荷载传递规律与机理分析，建议了螺旋桩基础竖向承压、抗拔的破坏模式，推导了基于Meyerhof深基础承载力理论的承压单桩、群桩和抗拔单桩的极限承载力计算方法；建立了螺旋桩基础的桩土系统力学模型与荷载位移关系函数，推导了荷载位移函数解；采用地基反力函数，推导了分层叶片式螺旋桩基础的叶片危险截面应力计算公式，给出了叶片强度设计方法，为预制螺旋桩基础的工程设计与应用奠定了较好基础。