Excel VBA 在隧道施工監(jiān)控量測中的應(yīng)用

杜 鵬，李 武，鄧 凱，張 武

（1. 重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074；2. 廣東省華城設(shè)計(jì)有限公司四川分公司，四川 成都 610041）

目前，在我國山區(qū)隧道挖掘中普遍采用鉆爆法。考慮到施工環(huán)境比較復(fù)雜，隧道施工監(jiān)控量測多采用全站儀采集數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)需將外業(yè)采集的拱頂沉降數(shù)據(jù)、周邊收斂數(shù)據(jù)和地表沉降數(shù)據(jù)放入Ex?cel中進(jìn)行處理，做成監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)供其他相關(guān)工序人員傳閱，從而了解隧道在施工過程中的安全狀況。然而，在傳統(tǒng)內(nèi)業(yè)處理時(shí)，由于監(jiān)測斷面多、數(shù)據(jù)量大、監(jiān)測點(diǎn)位破壞較多，使得文件間的數(shù)據(jù)交換頻繁，降低了監(jiān)控量測內(nèi)業(yè)效率，增加了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的錯(cuò)誤率，嚴(yán)重影響了施工人員對(duì)隧道施工安全性的判斷以及相應(yīng)的施工方案設(shè)計(jì)。陳兵兵[1]對(duì)隧道施工監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)的自動(dòng)生成進(jìn)行了研究，但只解決了數(shù)據(jù)量大的問題，并沒有徹底解決點(diǎn)位破壞的特殊情況。鑒于Excel 在數(shù)據(jù)處理中的普遍應(yīng)用和其強(qiáng)大的二次開發(fā)功能，本文利用Excel 的VBA 進(jìn)行簡單編程，徹底解決上述問題。監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)的生成流程主要包括程序界面設(shè)計(jì)、功能模塊構(gòu)建、程序編寫和調(diào)試。在程序編寫過程中，以鄭萬高鐵重慶段某隧道采集到的數(shù)據(jù)為例，針對(duì)現(xiàn)場的特殊情況，對(duì)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，使之更加實(shí)用便捷。

1 隧道施工監(jiān)控量測概述

從隧道開工建設(shè)到施工結(jié)束的必測項(xiàng)目主要包括洞外觀察、拱頂沉降、凈空收斂和地表沉降監(jiān)測[2]，后三者是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的重點(diǎn)內(nèi)容。根據(jù)Q/CR 9218-2015《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》[3]以及鄭萬高鐵重慶段某隧道的實(shí)際地質(zhì)情況，隧道施工存在3條凈空收斂量測測線（圖1），本文制定了對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定條件標(biāo)準(zhǔn)，如表1、2所示。在監(jiān)控量測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，需將外業(yè)采集的拱頂沉降數(shù)據(jù)、周邊收斂數(shù)據(jù)和地表沉降數(shù)據(jù)與上次測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若變形速率和累計(jì)位移量超限，且監(jiān)控量測點(diǎn)位未被破壞，則應(yīng)及時(shí)向相關(guān)部門預(yù)警通報(bào)，并做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施建議，如表3所示。

表1 變形速率管理等級(jí)表/mm

表2 位移管理等級(jí)表/mm

表3 應(yīng)對(duì)措施表

圖1 監(jiān)控量測必測項(xiàng)目示意圖

2 程序設(shè)計(jì)原理

2.1 程序設(shè)計(jì)流程

VBA程序可通過錄制“宏”的方法進(jìn)行編寫，也可人工編寫。結(jié)合隧道監(jiān)控量測工作的具體情況，本文制定的程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

圖2 程序設(shè)計(jì)流程圖

2.2 用戶界面設(shè)計(jì)

對(duì)于日?qǐng)?bào)中需要的工程信息，本文利用Excel表格可保存的特點(diǎn)，將信息錄入界面設(shè)置在Excel表格中，如圖3 所示，其中工程名稱、監(jiān)測單位等工程基本信息集中放在上半部分；測量日期、每天的工況等每天需要更新的信息集中放在下半部分；功能按鈕區(qū)直接設(shè)置在信息錄入表一側(cè)，方便用戶操作。

圖3 用戶界面設(shè)計(jì)

2.3 功能模塊構(gòu)建

功能模塊構(gòu)建是整個(gè)程序的核心部分，設(shè)計(jì)流程主要依據(jù)內(nèi)業(yè)處理過程確定。其基本處理流程為：首先將當(dāng)天的數(shù)據(jù)存入工作表；再與上期數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算得到當(dāng)期變化量和累計(jì)變化量；然后將相關(guān)數(shù)據(jù)排列在一定格式的日?qǐng)?bào)中，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)變化量判斷是否做預(yù)警處理；最后保存資料，如圖4所示。

圖4 功能模塊構(gòu)建流程圖

隧道施工環(huán)境復(fù)雜，因此監(jiān)測點(diǎn)位容易被破壞。若點(diǎn)位完全被破壞導(dǎo)致無法測量，可通過程序直接判定為破壞；若點(diǎn)位未完全被破壞，但測出的變形速率超限，則需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況人為判斷該點(diǎn)位是預(yù)警還是存在破壞，再將結(jié)果反饋給程序。

3 工程應(yīng)用

以鄭萬高鐵重慶段某隧道監(jiān)控量測項(xiàng)目某一天的測量數(shù)據(jù)為例，首先填寫界面信息，再點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)錄入”按鈕，在彈出的對(duì)話框中選擇當(dāng)天測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行測量數(shù)據(jù)錄入。對(duì)于彈出的“變化異常信息”提示框，若所提示點(diǎn)被破壞，則選擇“否（N）”，如圖5所示，做破壞處理，繼續(xù)程序運(yùn)行；若所提示點(diǎn)位不存在破壞，則選擇“是（Y）”；若不確定是預(yù)警還是存在破壞，則選擇“取消”，確定現(xiàn)場真實(shí)情況后，再次讀取數(shù)據(jù)。

圖5 “變化異常信息”提示框

數(shù)據(jù)讀取完成后，在界面點(diǎn)擊“日?qǐng)?bào)生成”，完成初次監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)編輯，經(jīng)檢查無誤，再點(diǎn)擊“另存為”保存為PDF文件。當(dāng)天自動(dòng)生成的監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)文件如圖6所示，包括xlsx和pdf兩種格式，當(dāng)天所有監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)文件都存放在一個(gè)文件夾內(nèi)，并附有日期，以示區(qū)別。xlsx 格式的監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)的部分內(nèi)容如圖7 所示，包括監(jiān)控量測點(diǎn)位在初測和破壞兩種情況下的監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)編輯格式。

圖6 各隧道監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)成果列表

圖7 監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)部分內(nèi)容

4 結(jié) 語

本文通過Excel VBA程序開發(fā)，對(duì)Excel的強(qiáng)大功能做了進(jìn)一步挖掘，實(shí)現(xiàn)了隧道施工監(jiān)控量測日?qǐng)?bào)的自動(dòng)生成（包括監(jiān)測點(diǎn)位破壞情況的處理），簡化了繁瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理問題，大大節(jié)省了工程項(xiàng)目的成本預(yù)算。