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传统的钻孔灌注桩基坑围护结构存在桩体主筋不能充分回收而导致可循环资源的浪费和工程费用增加的问题。本文在U形无粘结预应力筋钻孔灌注桩基坑围护结构的基础上，通过预制桩底和桩身结构优化来克服钻孔灌注桩桩底沉渣导致预应力张拉失败的问题，使工程施工的可靠度大大增加。并运用有限元软件ABAQUS建立模型来模拟和分析预应力张拉和基坑开挖的全过程，研究的主要内容包括：（1）新型U形主筋围护桩基本构造与工作原理。（2）悬臂式排桩围护结构和单层内支撑排桩围护结构中单桩在不同主筋配筋率、张拉预应力、混凝土强度、桩径、开挖深度条件等变化因素下，桩的挠曲变形、桩身内力分布、弯矩分布和无粘结预应力钢绞线应力变化情况，以及桩底U形主筋穿越段混凝土局部应力分布，桩后土压力影响变化等基本规律。（3）讨论并提出以预制桩底和设置索鞍的应力集中控制方法与构造措施。（4）提出基于强度和变形控制的设计原则和参数建议。通过数值模拟分析得出如下结论：（1）在悬臂和单支撑工况下，排桩的预应力钢绞线应在保证混凝土保护层厚度的前提下，应尽量布置在离桩中和轴较远处，能够有效的提高截面的抵抗矩和避免U形段钢绞线造成混凝土的局部压裂。（2）无粘结预应力钢绞线U形弯曲段直径不宜过小，在桩底布置时直径宜在200mm以上，并且随着配筋数量的增加，弯曲直径可相应的递增。（3）无粘结预应力钢绞线U形段的预应力损失的大小直接影响到张拉控制应力，在弯曲直径400mm以内建议两端张拉，可以通过提高其张拉控制应力来抵消一部分摩擦预应力损失。在规范规定的极限张拉强度0.8fptk的前提下，可以将张拉应力从常规控制的0.75fptk适当的超张拉至0.78fptk。（4）无粘结预应力筋可平行布置，除离中和轴最远的一根U形钢绞线需穿越预制桩底以提高基坑围护结构的整体稳定性外，其后增加的钢绞线U形底部段可以在桩顶至桩身弯矩最大处两者距离的1.2~1.5倍深度左右绑扎布置。（5）悬臂式和单支撑围护桩在基坑开挖6m以下时，可采用直径600mm排桩；开挖6~10m时，宜采用直径800mm以上排桩，以提高无粘结预应力混凝土桩的工作性能。（6）排桩的极限抗弯强度与混凝土强度等级关系不大，而随桩径和无粘结钢绞线配筋率的加大而明显增加。