李昌龍,盧鳳文,姬同旭

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,貴州 貴陽 550081)

0 引 言

監(jiān)控量測是隧道施工中必須執(zhí)行的項(xiàng)目，通過監(jiān)控量測可掌握隧道穩(wěn)定性變化規(guī)律、施工安全狀態(tài)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的目的，進(jìn)而最大程度保證施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化監(jiān)測方式受施工環(huán)境、測量精度的限制還未獲得良好的推廣應(yīng)用，監(jiān)控量測主要依靠人工巡視、收斂計(jì)、全站儀和水準(zhǔn)儀測量實(shí)現(xiàn)，使得隧道施工監(jiān)控量測工作量大、業(yè)務(wù)繁瑣、數(shù)據(jù)管理復(fù)雜。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，各種信息化的監(jiān)控量測系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，其成果主要突出在數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析方面，與施工結(jié)合方面并不理想，導(dǎo)致研發(fā)的軟件成果并未得到良好的推廣。

鑒于此，在基于既有監(jiān)控量測技術(shù)和工作現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上開發(fā)了管理系統(tǒng)，主要解決的兩個(gè)方面的問題：一是系統(tǒng)操作時(shí)能夠與隧道施工環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)；二是在不增加既有工作量基礎(chǔ)上管控監(jiān)控工作業(yè)務(wù)。文章論述的系統(tǒng)是基于c#平臺(tái)下MVC構(gòu)架開發(fā)的，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、運(yùn)行效率高，能夠較好地肩負(fù)起監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析管理、統(tǒng)計(jì)預(yù)警、快速編報(bào)等業(yè)務(wù)。

1 專業(yè)技術(shù)分析

1.1 監(jiān)測項(xiàng)目

監(jiān)控量測項(xiàng)目可分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目，可分為地質(zhì)情況、表征現(xiàn)象，以及位移、應(yīng)力、應(yīng)變等項(xiàng)目。系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)充分考慮必測項(xiàng)目遵循規(guī)范的規(guī)定，選測項(xiàng)目要涵蓋常規(guī)項(xiàng)目，并能滿足設(shè)計(jì)參數(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目的要求，《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60-2009)條文表規(guī)定10.2.2中，除圍巖彈性波波速、爆破振動(dòng)、滲水壓力、水流量項(xiàng)目可考慮不列入系統(tǒng)外，其它項(xiàng)目都宜放入系統(tǒng)中?？紤]到隧道邊仰坡及偏壓隧道等問題，還宜增地表位移、深部位移、裂縫位移等項(xiàng)目。

1.2 控制標(biāo)準(zhǔn)

控制標(biāo)準(zhǔn)包括控制極限值、圍巖穩(wěn)定性判斷、二次襯砌支護(hù)判斷、施工狀態(tài)安全預(yù)警值。

(1)控制極限值

控制極限值一般可由設(shè)計(jì)方給出，也可參考相應(yīng)規(guī)范規(guī)程結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)選定。例如位移方面，洞內(nèi)位移宜采用預(yù)留變形量作為極限值，預(yù)留變形量可依據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70-2004)條文8.4.1規(guī)定，洞內(nèi)位移也可參考該規(guī)范條文9.2.8規(guī)定；隧道范圍內(nèi)的邊坡監(jiān)測時(shí)，可參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330-2013)條文19規(guī)定。

(2)圍巖穩(wěn)定性判斷

圍巖穩(wěn)定性可根據(jù)位移速率判斷、位移速率變化趨勢判斷、實(shí)測值與允許值比較判斷，可參考《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F60-2009)條文9.3.4規(guī)定。

(3)二次襯砌支護(hù)判斷

可參考《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50086 - 2015)條文7.3.9規(guī)定執(zhí)行。

(4)施工狀態(tài)安全預(yù)警值

施工狀態(tài)安全預(yù)警值可分為累計(jì)值管理預(yù)警、速度值管理預(yù)警、加速度值管理預(yù)警，常用累計(jì)值管理預(yù)警，其預(yù)警位移管理等級見表1。

表1 位移管理等級

1.3 數(shù)據(jù)處理

(1)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)修約

在有要求時(shí)，按項(xiàng)目要求進(jìn)行修約，無要求時(shí)，數(shù)據(jù)修約宜修約至測試精度的下一位。以《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60-2009)條文表10.2.1中‘周邊位移’為例，其測試精度要求為0.1mm，則在測量記錄宜保留至0.01mm，管理系統(tǒng)也應(yīng)滿足該精度錄入要求。

(2)趨勢圖繪制

趨勢圖宜包含“時(shí)間—累計(jì)曲線、時(shí)間—速率變化曲線”兩張圖，宜增加雙坐標(biāo)軸表達(dá)測點(diǎn)距掌子面的距離。此外，同斷面的同類監(jiān)測點(diǎn)宜繪制在一張趨勢圖上。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1 需求分析

基于對既有監(jiān)控量測技術(shù)、工作現(xiàn)狀調(diào)研，以及建設(shè)方的一些咨詢，從業(yè)主方、監(jiān)控方、管理方將系統(tǒng)需要總結(jié)如下：

(1)業(yè)主方：借助系統(tǒng)可一體化的統(tǒng)籌管理隧道監(jiān)控量測業(yè)務(wù)的同時(shí)可以快速有效的獲得管理決策信息，且所獲信息必須準(zhǔn)確可靠。

(2)監(jiān)控方：借助系統(tǒng)可以解放工作方式、減輕工作量，而且能夠引導(dǎo)性的助力完成監(jiān)控量測工作。

(3)管理方：管理層次上邏輯清晰，且能夠統(tǒng)管系統(tǒng)參與的業(yè)主方和監(jiān)控方。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)架

為能更好的兼顧各方的需求，以及軟件開發(fā)的難易程度，制定圖1所示的系統(tǒng)構(gòu)架圖。框架圖表明，系統(tǒng)共分為業(yè)主方、監(jiān)控方、管理方三個(gè)并列系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

2.3 系統(tǒng)開發(fā)

監(jiān)控量測系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，使用ASP.NET MVC 5、EF6(Entity Framework 6)框架進(jìn)行開發(fā)，運(yùn)行于.NET Framework 4.6之上。系統(tǒng)使用微軟的SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，結(jié)合EF6(Entity Framework 6) ORM框架，可實(shí)現(xiàn)Code First(代碼先行)編碼，提高系統(tǒng)開發(fā)效率。

2.4 系統(tǒng)功能

通過對系統(tǒng)需求的分解，結(jié)合軟件開發(fā)的可實(shí)施性，規(guī)劃系統(tǒng)功能如下：

(1)基本信息管理

基本信息包括：基本信息、項(xiàng)目概況、監(jiān)測方案及附圖。其中基本信息包括：左右洞起止樁號、項(xiàng)目時(shí)間、項(xiàng)目參加單位信息。

(2)監(jiān)測布置

監(jiān)測布置是統(tǒng)籌管控監(jiān)測斷面的菜單，其信息包括：斷面基本信息、斷面監(jiān)測狀態(tài)、斷面監(jiān)測項(xiàng)目、斷面施工狀態(tài)等級。

(3)施工進(jìn)度

包括掌子面、下臺(tái)階、仰拱、二襯的施工進(jìn)度。繪制了相應(yīng)的進(jìn)度條，進(jìn)度條與實(shí)際施工方向和順序保持一致，且能統(tǒng)計(jì)進(jìn)度占比數(shù)。

(4)數(shù)據(jù)采集分析

包括洞內(nèi)外觀察信息、異常信息記錄、監(jiān)控量測斷面，每個(gè)量測斷面下含斷面地質(zhì)信息、周邊位移、拱頂下沉等項(xiàng)目，在周邊位移等實(shí)測項(xiàng)目下含監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測曲線、基準(zhǔn)設(shè)置、監(jiān)測結(jié)果條目。

(5)控制標(biāo)準(zhǔn)

控制基準(zhǔn)下面包含監(jiān)控量測必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置及展示，系統(tǒng)能夠提供現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作為默認(rèn)控制標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 應(yīng)力曲線

圖7 振動(dòng)監(jiān)測曲線

(6)生成報(bào)告

系統(tǒng)能夠生成年報(bào)、季報(bào)、月報(bào)、周報(bào)等多種類型報(bào)告，報(bào)告能夠按選擇的斷面、測點(diǎn)及時(shí)間段進(jìn)行自動(dòng)生成。

(7)報(bào)文管理

報(bào)文管理包括工作日志、報(bào)告管理、紀(jì)要管理、合同管理模塊。

2.5 數(shù)據(jù)操作

(1)數(shù)據(jù)錄入：系統(tǒng)提供全站儀-藍(lán)牙-手機(jī)APP錄入、測量機(jī)器人對接錄入、Web網(wǎng)頁錄入、iPad錄入。Web網(wǎng)頁支持手動(dòng)錄入、全站儀數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

圖8 深部位移曲線

(2)數(shù)據(jù)導(dǎo)出：斷面數(shù)據(jù)導(dǎo)出、報(bào)告數(shù)據(jù)導(dǎo)出、文件下載，導(dǎo)出格式可為Excel、word及原格式文檔。

(3)數(shù)據(jù)查看：手機(jī)APP查看、微信小程序查看、iPad查看、Web網(wǎng)頁查看等。

3 系統(tǒng)展示

3.1 基本頁面

(1)系統(tǒng)首頁包括斷面數(shù)匯總、監(jiān)測點(diǎn)數(shù)匯總、施工進(jìn)度匯總，以及施工狀態(tài)的三級預(yù)警情況匯總、監(jiān)測項(xiàng)目占比情況，系統(tǒng)首頁見圖2。

圖2 系統(tǒng)首頁

(2)施工進(jìn)度概括了隧道施工左右洞主要工序進(jìn)度情況，見圖3。

圖3 施工進(jìn)度圖

(3)報(bào)告生成頁面包括報(bào)告基本信息和制定報(bào)告內(nèi)容信息，見圖4。

圖4 生成報(bào)告

3.2 曲線展示

系統(tǒng)開發(fā)后收集了監(jiān)控量測數(shù)據(jù)資料錄入系統(tǒng)測試，效果良好，部分曲線圖繪制情況見圖5～8。

圖5 周邊收斂曲線

4 結(jié) 語

系統(tǒng)是在收集大量國內(nèi)外研究成果，綜合有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地方監(jiān)控量測經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上構(gòu)思開發(fā)的。目前系統(tǒng)處于試驗(yàn)階段，從調(diào)試情況來看運(yùn)行良好，能夠較好地肩負(fù)起監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析管理、統(tǒng)計(jì)預(yù)警、快速編報(bào)等業(yè)務(wù)，以期后續(xù)應(yīng)用效果良好，并期望本系統(tǒng)開發(fā)的部分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)芙o予類似開發(fā)監(jiān)控量測系統(tǒng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)借鑒。