既有建筑物地下空间增层过程中，既有支护桩和基桩不足以抵抗二次开挖所引起的侧向土压力，需要增加新的支护桩以保证原有建筑物的稳定。形成的新体系中，各桩的受力特性有很大的不同。因此，采用室内模型试验方法，研究双排支护桩和基桩的桩顶水平位移及桩身受力随开挖深度的变化规律。结果表明：既有、新增支护桩的桩顶水平位移随二次开挖深度的增加而不断增大，但新增支护桩的桩顶位移增长速度比既有支护桩的缓慢，基桩的桩顶水平位移随开挖深度的增加基本保持不变。另外，在既有基坑二次开挖条件下，支护桩桩身的弯矩分布呈中间大、两边小的趋势，基桩桩身弯矩呈“S”型分布，基坑中部的新增支护桩弯矩大于既有支护桩弯矩，中心位置处的新增支护桩分担土压力的作用更强。在空间效应影响下，从中心桩到边角桩，支护体系的桩顶水平位移逐渐减小，随着开挖深度的增大，中心桩的桩顶位移和桩身弯矩增长速度均最快。