李瑞祥

（廣東省基礎(chǔ)工程集團有限公司，廣東 廣州 510620）

隧道工程建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)場監(jiān)控量測通常會采用全站儀等精密設(shè)備，且內(nèi)業(yè)信息處理中，需要外業(yè)數(shù)據(jù)的支持，將相應(yīng)信息統(tǒng)一錄入到Excel 表格，生成工作日報，以供有關(guān)人員掌握當(dāng)前隧道施工安全程度。然而，由于常規(guī)內(nèi)業(yè)處理中數(shù)據(jù)量大，測點極易被破壞，導(dǎo)致信息交換過于頻繁，影響量測工作效率，降低數(shù)據(jù)分析處理的準(zhǔn)確性、現(xiàn)場環(huán)境安全性、施工安排合理性?，F(xiàn)有研究成果中，關(guān)于自動生成工作日報方面的探究也只能克服海量數(shù)據(jù)的麻煩，不能顧及測點損壞狀況?？紤]到Excel已普遍運用于數(shù)據(jù)處理中，且具有二次開發(fā)功能，本文基于Excel VBA，通過簡單編程，消除以上工作顧慮。

1 大鵬山隧道工程概況

本隧道項目地處工業(yè)大道西段，長度為175m，包括平直線段103.724m 與曲線段71.276m，曲線半徑是1 000m。該隧道側(cè)縱坡是單向坡，以雙向6 車道的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計施工，并留出拓寬成8 車道的空間，隧道凈高5m。該工程人行隧道建筑界限凈寬與凈高分別是5m、2.5m。在車行隧道中選擇承載性能較佳的三心圓曲墻式襯砌斷面，且不設(shè)仰拱，搭配雙側(cè)檢修道。在人行隧道區(qū)域選擇半圓直墻式斷面，相應(yīng)管線主要分布在人行道下方。

2 大鵬山隧道工程中Excel VBA 的應(yīng)用

2.1 確立控制標(biāo)準(zhǔn)

隧道開工至建設(shè)完工整個過程中需要量測的內(nèi)容有洞外觀察、凈空收斂、地表沉降等，結(jié)合相關(guān)隧道工程監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)范要求，以及大鵬山項目的實際狀況，確立控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)處理業(yè)內(nèi)信息時，需要外業(yè)量測的地表沉降、周邊收斂等信息，并與上一次量測信息進行比較，假設(shè)變形速率和累計位移程度已經(jīng)超出允許區(qū)間，而量測點位沒有受損，量測技術(shù)人員需立即預(yù)警通報，采取必要的應(yīng)對措施。其中，變形速率安全等級可參考表1。

表1 變形速率安全級別（mm）

2.2 程序設(shè)計流程

VBA 程序能直接利用錄制“宏”完成編寫處理，抑或直接由技術(shù)人員進行人工編寫，具體需根據(jù)監(jiān)控量測安排選擇不同的形式。大鵬山工程所選設(shè)計程序為：先完成界面設(shè)計，建立功能模塊，經(jīng)程序編寫和調(diào)試，確認(rèn)滿足規(guī)定要求后，方可投入工程實踐中，否則需重新進行設(shè)計。

2.3 用戶界面設(shè)計

管理日報中所需的工程資料，可通過Excel表格進行整理與保存，直接將數(shù)據(jù)錄入表格中。表格上半部分包含一系列的項目基本信息，下半部分為監(jiān)控量測時間、隧道開挖方向、工況等記錄內(nèi)容，為方便日常使用，將功能按鈕的分布設(shè)計直接放于表格一側(cè)。該界面設(shè)計形式，便于每日更新量測數(shù)據(jù)，具有較高的實用性，能直觀發(fā)現(xiàn)隧道施工每日變化，為施工管理及時提供有效的參考數(shù)據(jù)。

2.4 程序功能模塊

功能模塊在程序運行中占據(jù)核心地位。在設(shè)計使用中，需結(jié)合監(jiān)控量測業(yè)內(nèi)工作流程進行確認(rèn)?；静僮鬟^程：一是將每日現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)錄入工作表。二是與上一組數(shù)據(jù)進行對比，算出本日變化量及累計變化數(shù)值。三是將關(guān)聯(lián)信息整合成日報，按照統(tǒng)一格式呈現(xiàn)，結(jié)合具體的變化量，決定是否進行預(yù)警；四是保存記錄信息。

考慮到隧道建設(shè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，會加大監(jiān)測點位被損壞的風(fēng)險。假設(shè)點位已經(jīng)被徹底破壞，不能繼續(xù)完成測量工作，相關(guān)人員可直接利用程序確認(rèn)“破壞”狀態(tài)。但如果點位還能繼續(xù)工作，但測得的變形速率結(jié)果過高，則需要技術(shù)人員到達現(xiàn)場，細(xì)致、準(zhǔn)確地分析相應(yīng)點位的具體狀況，判斷監(jiān)測點位屬于“被破壞”狀態(tài)還是“預(yù)警”的情況，并將結(jié)果反饋到程序上，保存好相應(yīng)的工作信息，以便日后查看、核實。

在隧道工程量測中使用VBA 程序時，技術(shù)人員需先填寫被測對象的基本信息，完成數(shù)據(jù)錄入，系統(tǒng)隨即彈出測量對話框，選中當(dāng)天記錄的模塊位置，方可錄入測量信息。確認(rèn)信息后，若程序提示為“變化異?！?，如果是監(jiān)測點受損，可進行破壞處理，讓程序繼續(xù)工作；若提示信息是監(jiān)測點沒有破壞，技術(shù)人員無法確認(rèn)為預(yù)警，或者存在破壞，應(yīng)立即到施工現(xiàn)場檢查，根據(jù)結(jié)果繼續(xù)讀取信息。讀取信息后，可一鍵生成日報，待技術(shù)人員檢查內(nèi)容沒有問題后，直接“另存為”PDF文件。VBA 程序支持日報文件的格式有“xlsx”與“PDF”，可將同一日的資料保存到同一文件夾中。

3 大鵬山隧道工程監(jiān)控量測討論分析

3.1 隧道襯砌監(jiān)測

隧道襯砌部分的監(jiān)測內(nèi)容較多，監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果可反映出襯砌結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量、進度等。

（1）襯砌結(jié)構(gòu)的水化熱。通過量測溫度數(shù)值變化，可有效體現(xiàn)出強度逐漸提升中襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的溫度波動規(guī)律，借此為主拱圈內(nèi)冷水管設(shè)置與水流速的把控提供參考數(shù)據(jù)，確保主拱圈受力均勻，以免結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成縫隙。測點盡量布設(shè)在可以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)主要斷面溫度狀態(tài)的位置，如拱頂、拱腰、邊墻。按照隧道縱向軸線，在拱頂燈具處設(shè)置溫度計，以反映結(jié)構(gòu)溫度狀態(tài)。在各個測點處，順著拱圈厚度的方向，設(shè)置5 個溫度計。結(jié)合襯砌作業(yè)安排，將每個施工段視為一個量測周期，所得數(shù)據(jù)當(dāng)成一個信息整體。對于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度量測，大鵬山項目選擇NTC 型熱敏電阻，直徑規(guī)格是4mm，連接引線選擇兩芯屏蔽線，依靠自動采集模塊，實現(xiàn)自動測試。每次量測工作完成后，技術(shù)人員會盡快通過VBA 程序整理、分析信息，生成橫、縱向變化量時態(tài)曲線，并基于量測信息分析結(jié)果，給出混凝土水化熱溫控的方法及措施。本項目量測中，考慮到現(xiàn)場設(shè)置大量溫度計，工作環(huán)境復(fù)雜，選擇了自動化設(shè)備，按照2h 的測量間隔標(biāo)準(zhǔn)，安排采集溫度數(shù)據(jù)。在襯砌結(jié)構(gòu)溫度逐漸穩(wěn)定后，適當(dāng)降低量測頻率。

（2）澆筑定點。通過量測保證未施工階段的放樣定位準(zhǔn)確，并確保襯砌斷面規(guī)格達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，給項目附屬類設(shè)施留出布置空間。襯砌澆筑點位量測貫穿于隧道施工各個階段，由于隧道前端和尾端的截面非常重要，所以，會在截面拱頂處布設(shè)1 個測點。該項監(jiān)控量測任務(wù)，選擇高精度全站儀完成空間定位點放樣處理，而拱頂高程則借助水準(zhǔn)儀采集數(shù)據(jù)。量測結(jié)束后，同樣要先整理、分析信息，按照判斷結(jié)論，合理調(diào)節(jié)拱頂定位點對應(yīng)立模標(biāo)高值。需要注意的是，待各段立模與襯砌完工后方可進行，且各段保存1套數(shù)據(jù)。

（3）襯砌截面應(yīng)力。根據(jù)該工程項目部、施工方、設(shè)計方一同確認(rèn)的施工工序，以及設(shè)計方提供的技術(shù)參數(shù)資料，先模擬計算、分析隧道施工過程，確認(rèn)不同工況下的變形、應(yīng)力等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并作為質(zhì)量控制的理論依據(jù)。通過監(jiān)控截面應(yīng)力，可保證施工現(xiàn)場的安全性，最大限度地滿足應(yīng)力預(yù)警需求。同時，可將測得的數(shù)據(jù)用于確認(rèn)施工誤差等工程質(zhì)量控制方面。在實際監(jiān)控量測過程中，需按照理論計算結(jié)果，測量施工過程中最不利的點位，但要避開剛度突變周圍。大鵬山工程中，襯砌結(jié)構(gòu)最不利的截面在隧道中間位置，現(xiàn)場直接在此處拱頂正彎矩和拱腰負(fù)彎矩最大值點上均勻設(shè)置測點，并在拱頂位置加裝縱向應(yīng)力測點。在各段襯砌混凝土澆筑前、養(yǎng)護結(jié)束后、模板臺車脫模等時間段進行應(yīng)力量測，同時，將這部分?jǐn)?shù)據(jù)與定位點控制信息進行整合處理，完成理論分析，給待襯砌施工部分提供參考與指導(dǎo)。目前，測量混凝土應(yīng)變的方式較多，可根據(jù)振弦式應(yīng)變計的輸出信號選擇頻率，且適合在惡劣工況下長期觀測，使用便利、測得結(jié)果精度及穩(wěn)定性較高。所以，大鵬山工程應(yīng)變量測中的所有元件均選定該種應(yīng)變計。量測結(jié)束后，相關(guān)人員需立即整理、分析數(shù)據(jù)，匯總處理結(jié)果，為現(xiàn)場施工安全提供保障。該部分量測，將各段澆筑前、后與模板臺車脫模視為1 個工作周期，每個周期內(nèi)要完成3 次量測。

3.2 模板臺車監(jiān)測

模板臺車主要桿件應(yīng)力不僅是確保建設(shè)作業(yè)期間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵，還關(guān)系到建設(shè)成果品質(zhì)。大鵬山工程中，直接在最不利截面，即縱向中間處，其正彎矩與受壓最大點位上布置應(yīng)變計，同時，為保證應(yīng)變計可以正常使用，還在其外部設(shè)置半密封保護罩。車行隧道監(jiān)控量測點分布如圖1 所示。對于模板臺車應(yīng)力的監(jiān)控量測，相關(guān)人員可先在尚未工作的臺車表面布設(shè)應(yīng)變計，所得結(jié)果作為初值，待立模、脫模后，開始量測應(yīng)變數(shù)值，這項工作可與襯砌界面應(yīng)變監(jiān)控同步開展。

圖1 車行隧道中模板臺車應(yīng)力的監(jiān)控量測點分布圖

3.3 施工監(jiān)控情況

（1）大鵬山工程中，施工監(jiān)控工作需滿足以下技術(shù)原則：①施工現(xiàn)場臨時荷載必須精準(zhǔn)控制，各種材料均需按照設(shè)定位置與數(shù)量進行。②監(jiān)控溫度與應(yīng)變情況時，主要由監(jiān)控方負(fù)責(zé)，定位測量則由施工方開展，最后由監(jiān)控方實施驗收。③觀測信息全部要記錄對應(yīng)的工況、時間、環(huán)境條件等。④在各工況作業(yè)結(jié)束后，需要先進行測試，確定測量數(shù)據(jù)沒有問題后，方可組織下一工況操作。⑤待襯砌完工后，相關(guān)人員需匯總整理數(shù)據(jù)記錄，并交給監(jiān)控方進行專業(yè)研究后，下令開始施工。⑥監(jiān)控方提供的控制指令表要經(jīng)過相關(guān)人員復(fù)核無誤后，方可在現(xiàn)場實施。

（2）本項目施工監(jiān)控技術(shù)的基本要求：①襯砌澆筑的定位點。測量儀器每千米往返數(shù)據(jù)誤差不可超過1mm；測距精度需達到1mm+1ppm；拱頂測點與襯砌軸線允許誤差范圍是±2mm。②應(yīng)力與溫度場。應(yīng)變數(shù)據(jù)誤差、年飄移量在±0.5%以下，溫度數(shù)據(jù)誤差需在±0.5℃以內(nèi)，對應(yīng)飄移量要保持在±0.25%/10℃以內(nèi)。量測元件安裝時，提前放入水下1m 深的位置，確認(rèn)連續(xù)浸泡24h 無問題后，方可使用。③監(jiān)控預(yù)警。為防止隧道建設(shè)中主體結(jié)構(gòu)內(nèi)、外溫差問題，出現(xiàn)裂縫、位移、高應(yīng)力情況，監(jiān)控方應(yīng)設(shè)置監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，動態(tài)測量、預(yù)測主要工序中的關(guān)鍵構(gòu)件，必要時采取防護措施。

（3）模板臺車脫模在明挖隧道項目中標(biāo)志著一段建設(shè)完工。在各段施工結(jié)束后，監(jiān)控人員需整合全部的量測數(shù)據(jù)及理論判斷結(jié)果，生成監(jiān)控報告提交給業(yè)主及相關(guān)方。在監(jiān)控報告中指出隧道結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，給出建設(shè)管理階段性總結(jié)，合理調(diào)整控制信息，為下段控制工作提出建議，待相關(guān)方簽字確認(rèn)后執(zhí)行。

3.4 質(zhì)量安全保障

為確保隧道項目監(jiān)測工作的質(zhì)量及安全，監(jiān)控量測人員需落實必要的保障工作。

（1）質(zhì)量保障方面：①測點布設(shè)合理，可以清楚、全面地反映出量測對象的變化。②量測儀器與元件均要具備可用性，定期標(biāo)定、校核。③對于異常數(shù)據(jù)，要在復(fù)測后下結(jié)論。

（2）安全保障方面：①按照程序布設(shè)測點，并在布設(shè)前與施工方交流，保證各方工作的協(xié)調(diào)性。②監(jiān)測期間，注重現(xiàn)場管理，降低對原生環(huán)境的影響。

4 結(jié)語

通過對大鵬山隧道工程的監(jiān)控量測及其Excel VBA 的運用分析，挖掘了Excel 的可用性。結(jié)果說明，VBA 程序支持自動生成日報，并能及時應(yīng)對測點受損等特殊情況，簡化內(nèi)業(yè)工作程序，有效控制施工管理成本。在本文的研究中，僅敘述了VBA 程序建立設(shè)計的主要流程，基本上可作為類似項目使用設(shè)計VBA 程序的參考對象，但對工程實踐中的具體應(yīng)用并沒有太多闡述，在未來的研究工作中有待進一步探究優(yōu)化。