一、什么是基坑工程？
基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时，开挖基坑，进行施工降水和周边的围挡，同时要对基坑四周的建（构）筑物、道路和地下管线进行监测和维护，确保正常、安全施工的综合性工程，其内容包括勘测、设计、施工、环境监测和信息反馈等。
基坑工程是地下建筑施工中内容丰富而易于变化的领域。工程界已越来越认识到建筑基坑工程是一项风险性工程，也是一门综合性很强的新型学科，它涉及工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多门学科，是理论上尚待发展的综合技术学科。
基坑工程大多是临时性工程，工程经费限制很紧，而影响基坑工程的因素又多，例如地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等。基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构及其周围土体的变形，以保证周围环境（相邻建筑及地下公共设施等）的安全。
基坑工程的内容大体有以下四个方面： ? 地下工程施工时的基坑开挖 ? 施工降水
? 基坑防坍的围护，即支护工程
? 对四周已有的设施等相邻工程的安全进行监测和维护
二、基坑工程有什么特点？
? 基坑工程是岩土工程、结构工程、施工技术等学科互相交叉的科学技术。 它与岩土工程之外的学科联系远比地基基础学科中的其他课目要多，要紧密，是多种因素相互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合性技术。
? 基坑工程的施工期往往很紧，出现问题后常不容许作较长时间的考虑。 哪怕是许多理论上未解决的问题或未遇到过的问题，都需要立即拍板想出应付之道。
? 基坑工程的工作条件常有一大堆不利因素，如需经历多次降水或气候变 化，施工场地狭小，不得不在基坑周边堆放建筑材料；施工机具的行走与振动对土的不利影响；基坑开挖或降水要影响周围的已有房屋、道路及地下设施，需要保护；城市对环境保护要求日高，有振动、噪声或排放污水的施工方法已越来越不能在市区采用；多个工种同时施工。
? 设计计算理论不够成熟，在土力学地基基础学科中对土压力的研究和支 护结构在水平力作用下的受力分析，都属于比较薄弱的课题，而基坑工程中这二个问题却是设计计算中的主要问题。
? 计算参数，特别是土的内摩擦角与粘聚力如何才能反映真实情况未能解 决，而这都是很主要的参数，降雨与气候变化又不断影响土性参数的改变。
? 基坑是临时性工程，一般业主不愿投入较多资金，但一旦出现问题处理 难度与造成的损失很可观。
? 由于上述一系列原因，基坑工程的安全度的随机性较大，事故的发生常 很突然。
? 在高水位软土地区的深基坑很容易产生土体滑移，坑底隆起，支护结构
变形、漏水流土，相邻建筑或地下设施变位等问题。
总之，由于基坑工程的设计计算理论不够成熟、影响因素众多且多变，施工期紧迫不可能做细微深入的分析与研究等原因，使基坑工程事故迭起，成为需要冒很大风险的工作。
在深基坑工程中，设计是核心，监测是手段，施工是保证。
基坑工程面对各种各样的地基土和复杂的环境条件进行施工作业，存在以下一些不确定因素；
外力的不确定性。作用在支护结构上的外力不是一成不变的，而是随着 环境条件、施工方法和施工步骤等因素的变化而变化。
变形的不确定性。变形控制是支护结构设计的关键，但影响变形的因素 很多，围护墙体的刚度、支撑（或锚杆）体系的布臵和构件的截面特性、地基土的性质、地下水的变化、潜蚀和管涌以及施工质量等。
土性的不确定性。地基土的非均质性（成层）和地基土的特性不是常量， 在基坑的不同部位、不同施工阶段土性是变化的，地基土对支护结构的作用或提供的抗力也随之变化。
一些偶然因素变化所引起的不确定性。施工场地内土压力分布的意外变 化、事先没有掌握的地下障碍物或地下管线的发现以及周围环境的改变等，这些事先未曾预料的因素均会影响基坑的正常施工和使用。
目前，在基坑工程中发生事故的概率，往往高于主体工程。由于存在以上四 大不确定因素，很难对基坑工程的设计与施工制订一套标准模式，或用一套严密的理论和计算方法，能够把握施工中可能发生的各种变化。只能采用理论计算与地区经验相结合的半经验、半理论的方法进行设计。因此，要求现场施工技术人员具有丰富的工程经验和高度的责任感，能及时处理由于各种意外变化所产生的不利情况，只有这样，才能有效地防止或减少基坑工程事故的发生。
三、基坑工程中需要的基本知识
? 岩土工程历史的简单回顾
1773年，法国C. A. Coulomb建立后来由O. Mohr发展的摩尔-库仑强度理论
1776年， Coulomb发表土压力理论
1856年，法国达西建立了渗透理论---达西定律 1857年，英国朗肯建立了土压力理论
1885年，法国J. Boussinesq建立了集中力作用下的弹性应力解 19世纪末，美国采用人工挖孔桩
1899年，俄国提出了混凝土灌注桩技术 1901年，美国提出了沉管灌注桩技术
1906~1912年，太沙基下决心研究土的工程性质
1921~1923年，太沙基提出了有效应力原理、固结理论
1925年，太沙基发表《土力学》标志着土力学做为一个独立学科的正式成立
? 土中的应力
土中的应力有自重应力和附加应力。由土体自重产生的应力称为自重应力，在地基中任意深度z处的竖向应力就等于单位面积上的土柱的重量，即：竖直应力与深度成正比?z??z，水平应力只是在竖直应力的基础上乘以一个侧压力系数K0即可，K0与土的泊松比有关。凡是由附加荷载在土体中产生的应力均称为附加应力。
? 集中荷载作用下土中的附加应力
集中力作用下的附加应力求解是最根本的，其它类型荷载产生的附加应力都是由集中力作用的公式通过积分求得的。因此首先介绍在弹性理论中应用最广泛的Boussinesq公式和Mindlin解。
Boussinesq公式 Mindlin解
? 线荷载、矩形及其它荷载作用下土中的应力
线荷载、矩形荷载、条形荷载、三角形荷载及圆形荷载在土体中产生的应力均可由Boussinesq公式通过积分求得，其中线荷载产生的应力是由弗拉芒（Flamant）求得的，所以又称为Flamant解。
线荷载产生的水平侧压力曲线
? 古典的土压力理论
静止土压力理论：如果围护墙静止不动，土体作用在墙上的土压力为静止土压力，如基坑开挖前作用在支护结构上的土压力。一般地下室侧壁计算取静止土压力。
主动土压力理论：土方开挖后，土方向基坑一侧倾倒，作用在围护结构上的土压力逐渐减小，当围护结构后土体达到极限平衡状态时，土压力达到一个最小值，此时的土压力称为主动土压力。
被动土压力理论：坑底内侧的基坑底下土体则受到围护结构的挤压产生反力，当推力增大达到极限平衡状态时，此时土体的反力称为被动土压力，是该部分土体所能承受的最大推力。
常用的土压力理论有：库仑土压力理论和朗肯土压力理论。在基坑工程中常用的是朗肯土压力理论，优点是公式简单，计算的主动土压力偏大而被动土压力偏小，这样整个基坑工程的安全度偏高。
目前实测的土压力与理论计算的值均有一定的误差，原因是经典土压力理论计算的结果是极限值，即达到主动极限状态或被动极限状态时的接触压力。当围护结构处于正常的工作状态时，这种极限状态不可能出现，工作状态时的接触压力并不是极限值。因此在基坑工作状态正常的条件下，实际量测到的变形、土压力在原则上不可能与一般的计算结果完全一致。
至今尚没有看到超越他们的新理论公式问世，在基坑工程设计中，经典土压力是唯一规定的土压力计算公式。除了冶金部制定的《建筑基坑工程技术规范》（YB 9258-97）中规定计算主动土压力和被动土压力采用朗肯和库仑土压力理论外，其它的规范、规程均采用朗肯土压力理论来计算主动和被动土压力。因此有必要对古典土压力理论有个正确的认识。
计算土压力与实测土压力的比较
? 水土分算和水土合算
这是一个有争议的问题，一直没有定论，中国是以清华大学李广信教授在岩土工程学报上发表的一篇文章结束了争论。水土合算和水土分算的结果相差很大，主要影响的重力式挡墙结构、地下连续墙等，对土钉墙基本上没有影响。一般来说，粘性土、粉质粘土等渗透系数小的土采用水土合算，而砂质土等则采用水土合算。
四、常见的基坑支护类型、适用范围及常州地区常用的支护类型
目前常用的支护类型有：排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、放坡（无支护开挖）、混合支护技术
? 排桩又分为悬臂式、桩锚式及带内支撑式
悬臂式排桩由桩和冠梁组成，共同承受桩后的土压力，冠梁的作用是将桩连成整体增加抗弯刚度。
桩锚式排桩由由桩、冠梁和土锚组成，共同承受桩后的土压力，冠梁的作用是将桩连成整体增加抗弯刚度，土锚的作用相当在桩某一个位臵上增加了侧支撑，这样可以减小桩的弯矩和侧移。
基坑工程 讲座
