Excel VBA 在隧道施工監控量測中的應用

杜 鵬，李 武，鄧 凱，張 武

（1. 重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074；2. 廣東省華城設計有限公司四川分公司，四川 成都 610041）

目前，在我國山區隧道挖掘中普遍采用鉆爆法。考慮到施工環境比較復雜，隧道施工監控量測多采用全站儀采集數據，內業數據處理時需將外業采集的拱頂沉降數據、周邊收斂數據和地表沉降數據放入Ex?cel中進行處理，做成監控量測日報供其他相關工序人員傳閱，從而了解隧道在施工過程中的安全狀況。然而，在傳統內業處理時，由于監測斷面多、數據量大、監測點位破壞較多，使得文件間的數據交換頻繁，降低了監控量測內業效率，增加了內業數據處理的錯誤率，嚴重影響了施工人員對隧道施工安全性的判斷以及相應的施工方案設計。陳兵兵[1]對隧道施工監控量測日報的自動生成進行了研究，但只解決了數據量大的問題，并沒有徹底解決點位破壞的特殊情況。鑒于Excel 在數據處理中的普遍應用和其強大的二次開發功能，本文利用Excel 的VBA 進行簡單編程，徹底解決上述問題。監控量測日報的生成流程主要包括程序界面設計、功能模塊構建、程序編寫和調試。在程序編寫過程中，以鄭萬高鐵重慶段某隧道采集到的數據為例，針對現場的特殊情況，對程序設計進行調整，使之更加實用便捷。

1 隧道施工監控量測概述

從隧道開工建設到施工結束的必測項目主要包括洞外觀察、拱頂沉降、凈空收斂和地表沉降監測[2]，后三者是內業數據處理的重點內容。根據Q/CR 9218-2015《鐵路隧道監控量測技術規程》[3]以及鄭萬高鐵重慶段某隧道的實際地質情況，隧道施工存在3條凈空收斂量測測線（圖1），本文制定了對應的穩定條件標準，如表1、2所示。在監控量測內業數據處理時，需將外業采集的拱頂沉降數據、周邊收斂數據和地表沉降數據與上次測量數據進行對比，若變形速率和累計位移量超限，且監控量測點位未被破壞，則應及時向相關部門預警通報，并做出相應的應對措施建議，如表3所示。

表1 變形速率管理等級表/mm

表2 位移管理等級表/mm

表3 應對措施表

圖1 監控量測必測項目示意圖

2 程序設計原理

2.1 程序設計流程

VBA程序可通過錄制“宏”的方法進行編寫，也可人工編寫。結合隧道監控量測工作的具體情況，本文制定的程序設計流程如圖2所示。

圖2 程序設計流程圖

2.2 用戶界面設計

對于日報中需要的工程信息，本文利用Excel表格可保存的特點，將信息錄入界面設置在Excel表格中，如圖3 所示，其中工程名稱、監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；功能按鈕區直接設置在信息錄入表一側，方便用戶操作。

圖3 用戶界面設計

2.3 功能模塊構建

功能模塊構建是整個程序的核心部分，設計流程主要依據內業處理過程確定。其基本處理流程為：首先將當天的數據存入工作表；再與上期數據進行比較，計算得到當期變化量和累計變化量；然后將相關數據排列在一定格式的日報中，并根據測量數據變化量判斷是否做預警處理；最后保存資料，如圖4所示。

圖4 功能模塊構建流程圖

隧道施工環境復雜，因此監測點位容易被破壞。若點位完全被破壞導致無法測量，可通過程序直接判定為破壞；若點位未完全被破壞，但測出的變形速率超限，則需根據現場實際情況人為判斷該點位是預警還是存在破壞，再將結果反饋給程序。

3 工程應用

以鄭萬高鐵重慶段某隧道監控量測項目某一天的測量數據為例，首先填寫界面信息，再點擊“數據錄入”按鈕，在彈出的對話框中選擇當天測量數據，進行測量數據錄入。對于彈出的“變化異常信息”提示框，若所提示點被破壞，則選擇“否（N）”，如圖5所示，做破壞處理，繼續程序運行；若所提示點位不存在破壞，則選擇“是（Y）”；若不確定是預警還是存在破壞，則選擇“取消”，確定現場真實情況后，再次讀取數據。

圖5 “變化異常信息”提示框

數據讀取完成后，在界面點擊“日報生成”，完成初次監控量測日報編輯，經檢查無誤，再點擊“另存為”保存為PDF文件。當天自動生成的監控量測日報文件如圖6所示，包括xlsx和pdf兩種格式，當天所有監控量測日報文件都存放在一個文件夾內，并附有日期，以示區別。xlsx 格式的監控量測日報的部分內容如圖7 所示，包括監控量測點位在初測和破壞兩種情況下的監控量測日報編輯格式。

圖6 各隧道監控量測日報成果列表

圖7 監控量測日報部分內容

4 結 語

本文通過Excel VBA程序開發，對Excel的強大功能做了進一步挖掘，實現了隧道施工監控量測日報的自動生成（包括監測點位破壞情況的處理），簡化了繁瑣的內業數據處理問題，大大節省了工程項目的成本預算。