珠江新城H33建设用地选型基坑支护.docx

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珠江新城珠江新城H33建设用地选型基坑支护建设用地选型基坑支护广州市珠江新城H3-3建设用地项目基坑支护方案选型分析报告报告编写人：

方辉报告审核人：

林本海（教授）广州大学2010年05月31日珠江新城H3-3建设用地项目基坑支护方案选型分析分析报告一、工程概况珠江新城H3-3建设用地位于广州市天河区花城大道以北，马场路以西。

地块编号H3-3块。

拟建工程地上分为两栋塔楼，高度约为150米，总建筑面积约为62000平方米，框剪结构；地下层建筑拟为三层四层。

建筑物重要性等级为一级，勘察等级为甲级，工程抗震设防分类为乙类。

具体位置见图1（建筑场地交通位置图）及图2（平面规划图）。

图1建筑场地交通位图2平面规划图受业主委托，按照国家、行业、地方规范和业主要求，根据本项目的场地地质条件、上部结构荷载和基坑开挖深度，本着安全可靠、经济节约、工期缩短、施工方便可行的原则，针对拟建建筑物的基坑支护进行选型设计分析和对比，供业主对本项目的基坑支护方案进行评定和选择。

二、分析报告技术依据1、广州地质工程勘察院广州宝兴商住楼项目岩土工程勘察报告（2008.04）；2、中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范（GB50021-2001）；3、中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范（GB50204）4、中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；5、广东省标准建筑地基基础设计规范（GBJ15-31-2003）；6、中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规范（JGJ120-99）；7、广州市标准广州地区建筑基坑支护技术规定（GJB02-98）。

8、珠江新城H3-3建设用地岩土工程勘察报告（广东有色工程勘察设计院2010年5月）9、珠江新城H3-3建设用地地下室平面图（广州市瀚景建筑工程设计事务所）10、珠江新城H3-3建设用地总平面图三、场地地形、地貌和地层岩性1、地形地貌及环境条件拟建场地位于广州市天河区，属珠江三角洲冲积平原地貌。

场地原为空地，地形较平坦，地面相对高程7.618.13m。

场地东侧为马场路；南侧为花城大道；场地交通极为便利。

2、场地地层岩性和特征根据本次勘察表明，在钻探所达深度范围内，场地地层从上至下按成因类型可分为1、第四系人工填土层（Q4ml）；2、第四系冲积层（Q4al）；3、残积层（Qel）；4、基岩层（K2）。

整个场地内各岩土层性状及物理力学指标变化较大。

各岩土层描述如下：

1、人工杂填土层Qml、

（1）素填土：

灰色、灰黄色；松散；由粘性土及少量粗砂、碎石、碎砖块等组成。

本层分布于全场地。

层厚1.804.40m，平均厚度为2.90m。

2、第四系冲积层（Q4al）

（2）残积粘性土：

淤泥质土：

灰黑色；流塑；含少量腐植质及粉细砂，有腥臭味。

本层除JK2、JK3、JK8、JK9、JK11、KK1、KK2孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

层顶标高3.935.96m，层厚为0.603.30m，平均厚度为1.50m。

本层作标准贯入试验8次，实测N=2.04.0击，平均N=2.8击，标准差=0.9击，变异系数=0.322，修正系数=0.78，标准值Nk=2.2击；校正N=1.83.7击，平均N=2.5击，标准差=0.8击，变异系数=0.317，修正系数=0.79，标准值Nk=2.0击。

（3）粉质粘土：

灰黄色；可塑，局部软塑；由粘粒、粉粒及少量粉细砂组成，土质粘性较强。

本层除JK5孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

层顶标高2.185.25m，层厚为0.302.70m，平均厚度为1.15m。

本层作标准贯入试验15次，实测N=3.08.0击，平均N=5.1击，标准差=1.2击，变异系数=0.243，修正系数=0.89，标准值Nk=4.6击；校正N=2.77.2击，平均N=4.6击，标准差=1.1击，变异系数=0.243，修正系数=0.89，标准值Nk=4.1击。

（4）淤泥质粉砂：

灰褐色；饱和，松散；含少量粘粒及腐植质，有腥臭味，局部夹淤泥质中砂层。

本层除JK2、JK10、KK11孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

层顶标高-0.174.05m，层厚为0.855.10m，平均厚度为2.55m。

本层作标准贯入试验23次，实测N=4.010.0击，平均N=5.9击，标准差=2.0击，变异系数=0.334，修正系数=0.88，标准值Nk=5.2击；校正N=3.38.7击，平均N=5.1击，标准差=1.7击，变异系数=0.339，修正系数=0.88，标准值Nk=4.4击。

（5）淤泥质土：

灰黑色；流塑；含少量腐植质及粉细砂，有腥臭味。

本层仅JK3、JK9、JK15、KK1、KK2、KK6KK9、KK13这10个钻孔有揭露。

层顶标高1.824.63m，层厚为0.454.80m，平均厚度为1.56m。

本层作标准贯入试验4次，实测N=2.04.0击，平均N=3.3击；校正N=1.83.6击，平均N=2.9击。

根据标贯平均值查表得承载力特征值fak=96.6KPa。

（6）粉质粘土：

灰色、灰黄色；可塑；由粘粒、粉粒及少量砂组成。

本层仅JK1、JK4JK6、JK9、JK15、JK16、KK1、KK2、KK8、KK9、KK12、KK16这13个钻孔有揭露。

层顶标高-2.950.89m，层厚为0.402.80m，平均厚度为1.43m。

本层作标准贯入试验6次，实测N=5.012.0击，平均N=8.0击，标准差=3.2击，变异系数=0.395，修正系数=0.67，标准值Nk=5.4击；校正N=4.19.9击，平均N=6.5击，标准差=2.7击，变异系数=0.406，修正系数=0.66，标准值Nk=4.3击。

根据标贯标准值查表得承载力特征值fak=132.5KPa。

（7）淤泥质土：

灰黑色；流塑；含少量腐植质及粉细砂，有腥臭味。

本层仅JK1、JK6、JK10、JK11、KK8、KK11这6个钻孔有揭露。

层顶标高-1.882.75m，层厚为0.702.90m，平均厚度为1.65m。

本层作标准贯入试验2次，实测N=2.04.0击，平均N=3.0击；校正N=1.73.5击，平均N=2.6击。

（8）粉细砂：

深灰色；饱和，松散；含少量粘粒。

本层仅JK2、JK5、JK6、JK8、JK10、JK11、JK15、KK4、KK8这9个钻孔有揭露。

层顶标高-3.312.78m，层厚为0.704.80m，平均厚度为2.09m。

本层作标准贯入试验6次，实测N=6.013.0击，平均N=9.0击，标准差=2.8击，变异系数=0.306，修正系数=0.75，标准值Nk=6.7击；校正N=4.910.3击，平均N=7.3击，标准差=2.1击，变异系数=0.282，修正系数=0.77，标准值Nk=5.6击。

（9）中砂：

灰色；饱和，稍密；含少量粘粒，分选性较差，级配良。

本层除JK6、JK8、KK4、KK6、KK8、KK12、KK16孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

层顶标高-4.171.66m，层厚为0.905.30m，平均厚度为2.18m。

本层作标准贯入试验16次，实测N=8.019.0击，平均N=13.1击，标准差=3.0击，变异系数=0.233，修正系数=0.90，标准值Nk=11.7击；校正N=6.615.7击，平均N=10.5击，标准差=2.4击，变异系数=0.232，修正系数=0.90，标准值Nk=9.5击。

（10）粉质粘土：

灰黄色；可塑；由粘粒、粉粒及少量砂组成。

本层仅JK12、JK13、KK10孔有揭露。

层顶标高-1.25-0.28m，层厚为1.002.80m，平均厚度为1.93m。

本层作标准贯入试验3次，实测N=7.011.0击，平均N=8.7击；校正N=5.88.7击，平均N=7.0击。

3、第四系残积层（Qel）（11）粉质粘土：

褐红色；可塑，局部硬塑；粘性较强，为泥质粉砂岩风化残积土，含少量强风化泥质粉砂岩碎石。

本层分布于全场地。

层顶标高-5.62-0.63m，层厚0.5014.20m，平均厚度为5.79m。

作标准贯入试验56次（已剔除异常值），实测N=9.025.0击，平均N=16.8击，标准差=4.9击，变异系数=0.291，修正系数=0.93，标准值Nk=15.6击；校正N=6.818.9击，平均N=12.6击，标准差=3.5击，变异系数=0.280，修正系数=0.93，标准值Nk=11.7击。

4、基岩层（K2）本场地内揭露基岩为白垩系大塱山组黄花岗段泥质粉砂岩、粉砂岩、粗砂岩、砾砂岩、砾岩，发育全微风化带。

现按风化岩带分述如下：

（12）全风化泥质粉砂岩、粉砂岩：

本层除JK2、JK8、JK9、KK2、KK6、KK9、KK10、KK12孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

岩面标高-16.65-5.71m，揭露厚度0.704.10m，平均厚度为2.10m。

岩性：

暗红色，岩石风化剧烈，岩石组织结构已基本破坏，已土化，呈坚硬土状，岩质极软，局部夹少量强风化泥质粉砂岩碎石，属极破碎的类极软岩。

本层作标准贯入试验10次，实测N=31.042.0击，平均N=33.7击，标准差=4.2击，变异系数=0.126，修正系数=0.93，标准值Nk=31.2击；校正N=22.031.8击，平均N=24.4击，标准差=3.3击，变异系数=0.134，修正系数=0.92，标准值Nk=22.5击。

（13）强风化泥质粉砂岩、粉砂岩：

本层除JK11孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

岩面标高-34.77-4.18m，揭露厚度0.6025.20m，平均厚度6.95m。

岩性：

褐红色；原岩结构可辨，岩芯呈半岩半土状，岩块手可折断，局部夹少量中风化泥质粉砂岩碎石，属极破碎的类极软岩。

本层作标准贯入试验22次，实测N=50.068.0击，平均N=58.0击，标准差=6.0击，变异系数=0.104，修正系数=0.96，标准值Nk=55.8击；校正N=35.849.5击，平均N=41.6击，标准差=4.3击，变异系数=0.103，修正系数=0.96，标准值Nk=40.0击，根据标贯标准值查表得承载力特征值fak660KPa。

本层取2组岩样作天然单轴抗压强度分析，其结果为：

天然抗压强度范围值为1.23.7MPa，平均值为2.3MPa。

取2组岩样作饱和单轴抗压强度分析，其结果为：

饱和抗压强度范围值为0.52.7MPa，平均值为1.2MPa。

（14）中风化泥质粉砂岩、粉砂岩：

本层除JK7、JK14、KK4、KK10孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

岩面标高-35.67-9.38m，揭露厚度0.509.50m，平均厚度2.07m。

岩性：

褐红色；粉砂质结构明显，泥钙质胶结，岩芯较完整，呈柱状、碎块状，岩质软，锤易击碎，断面见风化矿物，裂隙发育，裂面灰黑色。

属较完整的类软岩。

本层取8组岩样作天然单轴抗压强度分析，其结果为：

天然抗压强度范围值为4.913.5MPa，平均值为7.9MPa，标准差为3.5MPa，变异系数为0.447，修正系数为0.70，标准值为5.5MPa。

取9组岩样作饱和单轴抗压强度分析，其结果为：

饱和抗压强度范围值为3.013.2MPa，平均值为6.9MPa，标准差为3.5MPa，变异系数为0.512，修正系数为0.68，标准值为4.7MPa。

取3组岩样作烘干单轴抗压强度分析，其结果为：

烘干抗压强度范围值为30.341.6MPa，平均值为37.0MPa。

共有3组岩石计算软化系数，其范围值为0.160.34，平均值为0.22，为易软化岩石。

（15）微风化泥质粉砂岩、粉砂岩：

本层除JK3、JK5JK7、JK9JK11、JK14、JK15、KK1、KK2、KK4、KK11、KK14孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

岩面标高-35.23-14.94m，揭露厚度0.604.40m，平均厚度2.02m。

岩性：

褐红色；粉砂质结构清晰，厚层状构造，泥钙质胶结，岩石矿物成分以石英、长石为主，岩芯完整，呈柱状，岩质稍硬，锤可击碎，断面新鲜。

属完整的类软岩。

本层取8组岩样作天然单轴抗压强度分析，其结果为：

天然抗压强度范围值为13.018.8MPa，平均值为15.4MPa，标准差为1.9MPa，变异系数为0.122，修正系数为0.92，标准值为14.2MPa。

本层取11组岩样作饱和单轴抗压强度分析，其结果为：

饱和抗压强度范围值为6.017.0MPa，平均值为10.8MPa，标准差为3.5MPa，变异系数为0.322，修正系数为0.82，标准值为8.9MPa。

本层取1组岩样作烘干单轴抗压强度分析，其结果为：

烘干抗压强度值为31.8MPa。

共有1组岩石计算软化系数，其值为0.34，为易软化岩石。

（16）强风化砾砂岩：

本层仅JK6JK11、JK15、KK3、KK6、KK9、KK11、KK13、KK14孔有揭露。

岩面标高-31.15-11.18m，揭露厚度1.007.90m，平均厚度3.95m。

岩性：

褐红色、深灰色、灰白色；原岩结构可辨，岩芯呈半岩半土状，岩块手可折断，局部夹少量中风化砾砂岩碎石。

属极破碎的类极软岩。

本层做标准贯入试验1次，实测N=71.0击；校正N=49.7击，根据标贯试验值查表得承载力特征值fak660KPa。

（17）中风化粗砂岩、砾砂岩、砾岩：

本层除JK4、JK8、JK9、JK12、JK13、KK2、KK5、KK8、KK12、KK14KK16孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

岩面标高-32.97-11.73m，揭露厚度0.509.30m，平均厚度2.46m。

岩性：

中风化粗砂岩：

褐红色、深灰色夹少许灰白色斑点；粗粒砂质结构明显，泥钙质胶结，岩芯稍破碎，呈柱状、碎块状，岩质稍硬，锤可击碎，断面见风化矿物，裂隙发育，裂面灰黑色。

中风化砾砂岩：

褐红色混深灰色、灰白色；砾砂质结构明显，泥质、钙质胶结，岩石矿物成分以石英、长石为主，含少量砂岩及硅质岩砾石，岩质较坚硬，锤可击碎，断面见风化矿物，发育少量裂隙，裂面灰黑色。

中风化砾岩：

褐红色混深灰色、灰白色斑点；砾质结构明显，以基底式胶结为主，胶结物为泥质、钙质、铁质，砾石成分以砂岩及硅质岩为主，呈次圆状，分选性差，砾径20100mm，含量7080%，岩芯较完整，呈柱状、碎块状，岩质较坚硬，锤不易击碎，断面见风化矿物。

均属较完整的类软岩。

本层取4组岩样作天然单轴抗压强度分析，其结果为：

天然抗压强度范围值为8.921.2MPa，平均值为13.6MPa。

取6组岩样作饱和单轴抗压强度分析，其结果为：

饱和抗压强度范围值为6.122.5MPa，平均值为14.4MPa，标准差为5.7MPa，变异系数为0.393，修正系数为0.68，标准值为9.7MPa。

（18）微风化砾砂岩、砾岩：

本层除JK3、JK16孔缺失外，其余钻孔均有揭露。

岩面标高-36.27-17.04m，揭露厚度1.008.72m，平均厚度4.44m。

岩性：

微风化砾砂岩：

褐红色混深灰色；砾砂质结构清晰，泥质、钙质胶结，岩石矿物成分以石英、长石为主，含少量砂岩及硅质岩砾石，岩质坚硬，锤难击碎，断面新鲜。

微风化砾岩：

褐红色混深灰色；砾质结构清晰，以基底式胶结为主，胶结物为泥质、钙质、铁质，砾石成分以砂岩及硅质岩为主，呈次圆状，分选性差，砾径20100mm，含量7080%，岩芯完整，呈柱状，岩质坚硬，锤难击碎，断面新鲜。

属完整的类较软岩。

本层取10组岩样作天然单轴抗压强度分析，其结果为：

天然抗压强度范围值为16.940.0MPa，平均值为29.2MPa，标准差为8.7MPa，变异系数为0.298，修正系数为0.83，标准值为24.1MPa。

本层取15组岩样作饱和单轴抗压强度分析，其结果为：

饱和抗压强度范围值为14.437.6MPa，平均值为23.7MPa，标准差为8.5MPa，变异系数为0.359，修正系数为0.83，标准值为19.8MPa。

本层取5组岩样作烘干单轴抗压强度分析，其结果为：

烘干抗压强度范围值为30.445.2MPa，平均值为38.9MPa。

共有5组岩石计算软化系数，其范围值为0.350.87,平均值为0.61，为易软化岩石。

图3珠江新城H3-3建设用地勘察钻孔平面图4、1-1（北面）地质剖图5、2-2（南面）地质剖面图图65-5（东面）地质剖面图图74-4（西面）地质剖面图图86-6（西南面）地质剖面图3、地下水特征场区地下水主要赋存于冲积成因粉细砂、中砂层及中微风化泥质粉砂岩、粗砂岩、砾砂岩、砾岩裂隙中，前者属第四系孔隙潜水类型，受大气降水补给，水量较丰富。

后着属基岩裂隙水，水量分布不均匀。

勘察期间实测稳定水位埋深为1.604.80m。

标高3.156.55m。

场地地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。

四基坑支护方案选型比较一个优化的基坑支护方案应该满足三个要求：

1、保证基坑本身和周边环境是安全的；2、支护方案是最为经济合理的；3、基坑施工是方便快捷可行的。

从地层结构、基坑本身特点和周边环境分析，本基坑基坑安全等级属I级。

但地质条件和周边环境都不同，因此在进行支护方案的比选时应能根据各边不同的特点进行优化。

下面分别从广州地区目前几种常用的支护方案入手进行分析。

1、放坡方案由于基坑开挖深度至承台底约19m，上部淤泥层及细砂层厚度较大，总体地质条件较差，基坑开挖段普遍分布在淤泥层和细砂层中。

周边道路、建筑及管线多，基坑可放坡空地少。

故全深度采用放坡方案既无空间，也不安全，是不可行的。

2、重力式挡墙方案重力式挡墙方案属于柔性结构支护，适用于较好的地层和较浅的基坑，且允许基坑顶面有一定量的水平位移和地面沉降发生。

本基坑东南面约5m处有地下隧道，且基坑处于四面重要道路环绕，地下管线多，基坑开挖深度至承台底约19m，采用重力式挡土墙不可行的。

3、土钉喷锚支护方案土钉喷锚支护方案也属于柔性结构支护，需要允许基坑顶面有一定量的水平位移和地面沉降发生。

本基坑属于超深基坑，周边环境非常严格，东南面约5m处有地下隧道，完全不具备土钉支护，故本基坑采用土钉喷锚支护方案不可行。

4、排桩支护方案当基坑开挖深度较大，地层较差，地下水较丰富且周边环境要求较严格时常采用刚性支护方案，排桩（钻孔桩排桩）和地下连续墙方案都是刚性支护方案。

根据本基坑深度及地质条件，排桩支护直径不应少于1m，间距1.15m，嵌固深度不少于6m。

由于砂层厚度大且地下水丰富，基坑的止水是关键，需要采用搅拌桩做为帷幕止水，注水帷幕应穿越淤泥层及砂层，并进入不透水层至少1.5m。

由于淤泥层和砂层较厚，因此搅拌桩与排桩之间及桩与桩之间的淤泥及粉细砂在基坑开挖时会从桩间流出。

因此，为防止淤泥及粉细砂从搅拌桩及排桩间挤出导致止水搅拌桩发生位移而破坏，失去止水作用，需要在排桩间的缝隙处再增加高压旋喷桩进行止水和挡土；也可在基坑内侧需挂钢筋网并喷射至少80mm厚C20混凝土。

同时需要注意的是对于止水搅拌桩，在深度超过10-12米后因机械施工误差可能使搅拌桩止水质量下降；另一方面由于施工机械钻杆长度的限制和机械能力的限制，对于下部的中密粗砾砂层（标贯击数大于18击），搅拌桩因扭矩不足而无法施工，因此，即使采用搅拌桩帷幕止水，其下部也需要改用旋喷桩进行接桩。

由于基坑深达25m，悬臂排桩不能满足安全要求。

因此，排桩需要支撑体系。

支撑体系主要有外侧预应力锚索及内支撑。

由于上部素填土、淤泥层及细砂层厚，可提供的锚固力很小，所以预应力锚索必须锚入到岩层。

岩层埋藏1417m以下，若单纯的采用预应力锚索，锚索长度将达到40米（包括锚固段长度）以上。

此长度锚索的施工难度是非常大的，且质量无法保证。

工期长，费用也大。

若在底部一道支撑采用预应力锚索，既利用到了下层岩石，又扩大了下部施工空间，同时也更加经济。

内支撑有钢筋混凝土内支撑和钢管内支撑，由于内支撑跨度88m左右，钢管撑不能采用，只能使用钢筋混凝土内支撑。

图9灌注桩示意图综上所述，采用灌注桩+二道钢筋混凝土内支撑+一道预应力锚索+搅拌桩帷幕止水+桩间高压旋喷桩止水（内侧挂网喷射混凝土）作为本基坑支护方案是可行的。

5、地下连续墙支护方案地下连续墙方案和排桩都是刚性支护方案，适合基坑开挖深度较大，地层较差，地下水较丰富且周边环境要求严格的情况。

地下连续墙不仅挡土而且止水，如果与主体结构配合设计，还能作为地下室外墙和承重墙，这样可减掉外地下室外墙体和周边主体工程桩，同时可减少土方开挖量及回填量。

为平衡基坑外面的水土压力，需要一道钢筋混凝土内支撑。

地下连续墙与排桩相比有较大优势。

地下连续墙的其他优点还包括：

施工工序简单、速度快，质量容易保证。

地下连续墙挡土能力比排桩强，止水功能比双排搅拌桩及高压旋喷桩好，施工速度比排桩体系要快，但造价高。

图10连续墙示意图五、经济性比较基坑周长约291m，开挖深度至承台约19m。

一）灌注桩+两道内支撑+一道预应力锚支护方案为：

灌注桩桩直径为1200mm，间距1400mm，桩长为23500mm。

预应力锚索为一桩一锚，平均长度为28m。

单排搅拌桩为550400，长度为16m，灌注桩与搅拌桩中间旋喷桩为6001400，长度约为18m。

灌注桩数量为208根，共5171.7m3；灌注桩单价为1300元/m3，总造价为672.4万元。

搅拌桩数量为3160根，共12000m，单管高压旋喷桩3857m；搅拌桩单价为35元/m，单管旋喷桩单价为160元/m；搅拌桩造价为42.0万元，单管旋喷桩造价61.7万元。

止水帷幕总造价为103.7万元。

锚索数量为208根，共5824m。

预应力锚索（5索）单价为200元/m，总造价为116.4万元。

内支撑总量：

角撑共235.9m3,对撑共78.6m3，八字撑共35.1m3，联系撑共98.8m3，总量为448.4m3；单价为1000元/m3。

总造价为44.8万元。

钢立柱总数量为26根，单价4万/根，造价为104.0万元。

总造价为1041.3万元。

二）地下连续墙支护方案为：

连续墙厚800mm，深度为23.5m。

两道混凝土内支撑，截面为800800mm，一道预应力锚索。

墙体总体积为5121.6m3，单价为1800元/m3，总造价为921.8万元。

锚索数量为208根，共5824m。

预应力锚索（5索）单价为200元/m，总造价为116.4万元。

内支撑总量：

角撑共235.9m3,对撑共78.6m3，八字撑共35.1m3，联系撑共98.8m3，总量为448.4m3；单价为1000元/m3。

总造价为44.8万元。

钢立柱总数量为26根，单价4万/根，造价为104.0万元。

总造价为1187.0万元。

通过上面对基坑支护的多方案对比分析，推荐使用灌注桩+二道钢筋混凝土内支撑+一道预应力锚索+搅拌桩帷幕止水+桩间高压旋喷桩止水（内侧挂网喷射混凝土）的基坑支护方案。

此方案既经济，又安全，施工速度也快，并且已有不少成功案例。

由于本基坑形状规则且宽度较大，对于内支撑的布置有一定难度。