深圳中铁二局工程有限公司 广东深圳 518054
摘要：随着社会的快速发展，地铁车辆段上盖与房地产开发更加的有效紧密的结合起来的TOD模式层出不穷，公共交通与商业功能相互结合及土地利用率的提高使得地铁车辆段上盖开发发展的愈加迅速。本文以地铁车辆段上盖为切入点，探讨地铁车辆段上盖植筋方式的选择，有效避免和解决大面积的植筋极易造成的地铁保护事故。
关键词：地铁车辆段上盖；房地产开发；TOD模式；植筋；地铁保护
引言
目前，3D扫描、空间定位、BIM、信息化平台等各种数字化和信息化管理技术迅速发展，极大的提高了工程管理的效率，为高质量的施工提高了充分的技术支撑。在此大的宏观背景下，针对地铁车辆段上盖叠合梁打凿植筋面临的施工难点，秉着对各类四新技术结合传统工程手段有效解决工程问题的态度，对叠合梁在既有结构植筋中的应用进行深入研究探索和创新，形成一套对于后期类似工程需要精准定位既有结构的构件轮廓的技术体系。
1 市场调研及技术方案对比
1.1 结构布局分析
地铁车辆段上盖结构一般分阶段开发，第一阶段车辆段结构施工，结构纵横交错，结构梁并非规矩的方正布置，尤其以咽喉段结构梁呈现斜交布置以求满足下部轨道限界要求；第二阶段上盖房建结构，由于上下结构和空间需求的差异，原始转换层无法满足规划设计及房屋功能（如房屋间距、采光需求、电梯布置、停车场数量布置合理等）的实现，根据设计理念，将转换层设置于原有结构梁上，形成双层结构梁共同受力同时进行结构转换的结构形式。
上盖开发过程中由于平面规划更改或原地铁上盖结构预留承载力不足，需在原结构梁进行植筋做叠合梁保证结构承载力，因施工精度、现场微调等原因未反映至原结构竣工图，既有车辆段结构实际位置与竣工图存在较大范围的差异，无法按原设计图精确放样梁边线，打凿偏差严重影响车辆段运营管理同时制约施工进度，上盖施工的特殊性导致植筋难度远大于一般工程难度。
1.2 “人工激光测量”、“钢筋扫描”及“3D扫描”对比
采用人工激光投射测量收点位，考虑到地铁运营需求，请点作业时间有限，此法耗时长，无法满足工期紧的情况，且人为因素影响大，精度无法保证。对于整个前期因工期需求及下方车辆段地铁安全运行，为了寻求更加稳定高效的施工方法，通过调查市场上对现有结构探测的“钢筋扫描”及“3D扫描”方案，对其效果进行对比，钢筋扫描因梁柱节点及梁板交接位置钢筋影响，钢筋扫描结果不理想，最终决定引进3D扫描工艺。
通过现场踏勘，调查周边环境和3D扫描架设条件，针对建筑精准定位和各轮廓线细节精度的需求，提前制定合理的点云架设线路，并结合建筑现场施工的工序需求，形成从主干到细部的两步工作法，便于分区域、分阶段出图，配合现场施工进度。
2 3D扫描技术研究应用
2.1 3D扫描双方案研究
因受车辆段运营安全管理、周边山体等地形条件等的限制，无法理想的均匀布置控制点，用全站仪布控制点采集坐标数据可能存在误差，因此一方面通过关键标志点的点云数据与全站仪坐标数据吻合度校验，另一方面以点云关键结构部位及构造查验车辆段盖上盖下的数据拟合度。
方案一：以全站仪在地面所定参照点（简称“A类标靶”）建立坐标系，获取梁位坐标值，按同样的坐标在结构板放线。（世界坐标系法）
方案二：以既有结构上下点云连通成整体后通过原结构面的参照点（简称“B类标靶”），建立坐标系获取梁位坐标值，按相对坐标在屋面放线。（相对坐标系法）
前期测试表明，不管是方案一还是方案二，距离盖板边缘越远则误差越大，因此为了完整验证测量结果的正确性，需选取“远离盖板边缘的最不利点位”、“中部点位”以及“边缘精确点位”分别验证数据正确性，通过局部测量和检验试验表明，均在允许误差范围内。
基于以上成果，同时考虑技术流程便捷化及效率最高化，最后采用全站仪布控参照标志点的世界坐标系法为主，辅以点云关键结构部位及构造对应关系校核的相对坐标系法来综合作业。
2.2 控制点布设与坐标获取
在采集范围外围各向均匀选择控制标志点，控制点位严格选取在不受扰动且坚固稳定部位以及3D扫描仪能够清晰抓取标靶标记为原则，然后进行控制点的标刺工作，采用全站仪采集控制点位坐标。
扫描站点应合理布置、均匀可靠、尽可能的减少测站数量，测站数量完全覆盖整个扫描区域，且每个测站重叠率不小于30%且保持各站点可视。建议在扫描站点在20测站以上、每站点大于300㎡亦或连续界面大于100m的情况下，需采用控制点提高拼接精度；每一站点控制点保证4个以上，相邻站点共用控制点不少于3个。一般情况下，扫描精度空间相对精度≤（±4+D×10-4）mm（D：测量点之间的距离，以m为单位，不足10m以10m计），空间绝对精度≤50mm，点间距精度≤7mm，由于研究项目的整体面积为30000㎡＞10000㎡且连续界面大于300米，因此使用标靶进行闭合与控制点布设两种方式确保精度，两者相辅相成相互检校。
2.3 数据采集
采用3D激光扫描仪进行高效的3D数据采集工作，完整记录叠合梁盖板区域的建筑现状信息，包括建筑平面布置、墙柱位置及轮廓、变形缝、虹吸雨水口的构造细节以及综合管线现状位置轮廓。在室外采集数据时需进行色彩纹理信息的采集工作，室内可视情况进行，拍摄的主题元素的曝光参数需设置准确。
进行数据采集时，各扫描站点需要做好详细的现场记录，设定名称和分辨率以及精度等。
2.4 点云数据综合处理
数据处理主要包含点云数据拼接、误差提取修正、坐标系转换、降噪抽稀、彩色点云赋值、重要断面提取等一系列后期点云处理技术，最终获得完整的3D点云模型。
数据拼接：根据标靶位、地物特征点位以及控制点位等进行点云的拼接工作，研究项目采用迭代法验证各站点的拼接精度，标靶等点位采用不少于3个同名点位建立转换矩阵进行拼接，相邻测站的拼接误差保证在10mm范围内确保后期施工的顺利进行。
误差提取修正：对各关键断面可进行视觉验证拼接的误差，并评估误差的严重程度以确定是否进行单个站点的重新拼接或再次整体拼接。
坐标系转换：根据前述内容，建议采用绝对坐标系法为主，相对坐标系法为辅的双方案方法，坐标转换残差应保证在15mm范围内。
降噪抽稀：数据采集后不可避免的出现一些异常点位和孤立点位，可采用滤波的技术措施或人为手工操作进行数据降噪的处理，根据现场施工所需精度要求对收集到的原始点云进行抽取稀释以及均匀化，以求减少数据存储和处理的工作量。
彩色点云赋值：采集的数据可利用彩色照片手动赋值，也可采用扫描仪自带的同轴相机自动赋值；着色后的点云应反映测绘对象实际材质的颜色、质感及图案且在色彩上无明显的影像接缝。
提取重要断面及3D点云模型的生成：采用点云切片方式提取断面，根据不同建筑结构数据不同位置提取平面、立面以及俯视断面，以点云框架和控制点坐标相互参照生成3D点云模型，分别提取梁底、梁顶及地面平面点云截面并载入CAD后通过控制点坐标核对。
测绘出图：根据3D点云模型及平立剖点云切片信息，加之进行人工拟合处理，绘制盖上平面图和盖下结构梁平面图，然后以控制点为依据生成世界坐标系CAD图纸。至此，将3D立体点云数据转化为传统的二维矢量CAD图纸。
结语
对于研究项目，在于能够精确提取梁板交接处、梁底等不同截面高度的全部尺寸信息，通过3D扫描等一系列技术处理最终测绘出结构梁边线，克服了在既有结构梁位因施工精度、现场微调等各方面原因导致的实际结构梁位置未知，植筋成孔率不能保证的施工难题；确保植筋钻孔不会超出梁边线避免了钻穿楼板的情况发生，减少了出现废孔错孔产生的多次返工，极大的缩短施工工期提高了工作效率，避免了高压触电及上盖雨水渗漏等隐患，进而杜绝地铁车辆段停电引起的列车停运等社会问题。
参考文献：
[1]白成军.三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用及相关问题研究[D].天津大学，2007.
作者简介：
李林（1990年），男，江西赣州，汉族，土木工程/人力资源管理本科，工程师，主要从事项目施工管理工作。