Excel VBA 在隧道施工监控量测中的应用

杜 鹏，李 武，邓 凯，张 武

（1. 重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074；2. 广东省华城设计有限公司四川分公司，四川 成都 610041）

目前，在我国山区隧道挖掘中普遍采用钻爆法。考虑到施工环境比较复杂，隧道施工监控量测多采用全站仪采集数据，内业数据处理时需将外业采集的拱顶沉降数据、周边收敛数据和地表沉降数据放入Ex⁃cel中进行处理，做成监控量测日报供其他相关工序人员传阅，从而了解隧道在施工过程中的安全状况。然而，在传统内业处理时，由于监测断面多、数据量大、监测点位破坏较多，使得文件间的数据交换频繁，降低了监控量测内业效率，增加了内业数据处理的错误率，严重影响了施工人员对隧道施工安全性的判断以及相应的施工方案设计。陈兵兵[1]对隧道施工监控量测日报的自动生成进行了研究，但只解决了数据量大的问题，并没有彻底解决点位破坏的特殊情况。鉴于Excel 在数据处理中的普遍应用和其强大的二次开发功能，本文利用Excel 的VBA 进行简单编程，彻底解决上述问题。监控量测日报的生成流程主要包括程序界面设计、功能模块构建、程序编写和调试。在程序编写过程中，以郑万高铁重庆段某隧道采集到的数据为例，针对现场的特殊情况，对程序设计进行调整，使之更加实用便捷。

1 隧道施工监控量测概述

从隧道开工建设到施工结束的必测项目主要包括洞外观察、拱顶沉降、净空收敛和地表沉降监测[2]，后三者是内业数据处理的重点内容。根据Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》[3]以及郑万高铁重庆段某隧道的实际地质情况，隧道施工存在3条净空收敛量测测线（图1），本文制定了对应的稳定条件标准，如表1、2所示。在监控量测内业数据处理时，需将外业采集的拱顶沉降数据、周边收敛数据和地表沉降数据与上次测量数据进行对比，若变形速率和累计位移量超限，且监控量测点位未被破坏，则应及时向相关部门预警通报，并做出相应的应对措施建议，如表3所示。

表1 变形速率管理等级表/mm

表2 位移管理等级表/mm

表3 应对措施表

图1 监控量测必测项目示意图

2 程序设计原理

2.1 程序设计流程

VBA程序可通过录制“宏”的方法进行编写，也可人工编写。结合隧道监控量测工作的具体情况，本文制定的程序设计流程如图2所示。

图2 程序设计流程图

2.2 用户界面设计

对于日报中需要的工程信息，本文利用Excel表格可保存的特点，将信息录入界面设置在Excel表格中，如图3 所示，其中工程名称、监测单位等工程基本信息集中放在上半部分；测量日期、每天的工况等每天需要更新的信息集中放在下半部分；功能按钮区直接设置在信息录入表一侧，方便用户操作。

图3 用户界面设计

2.3 功能模块构建

功能模块构建是整个程序的核心部分，设计流程主要依据内业处理过程确定。其基本处理流程为：首先将当天的数据存入工作表；再与上期数据进行比较，计算得到当期变化量和累计变化量；然后将相关数据排列在一定格式的日报中，并根据测量数据变化量判断是否做预警处理；最后保存资料，如图4所示。

图4 功能模块构建流程图

隧道施工环境复杂，因此监测点位容易被破坏。若点位完全被破坏导致无法测量，可通过程序直接判定为破坏；若点位未完全被破坏，但测出的变形速率超限，则需根据现场实际情况人为判断该点位是预警还是存在破坏，再将结果反馈给程序。

3 工程应用

以郑万高铁重庆段某隧道监控量测项目某一天的测量数据为例，首先填写界面信息，再点击“数据录入”按钮，在弹出的对话框中选择当天测量数据，进行测量数据录入。对于弹出的“变化异常信息”提示框，若所提示点被破坏，则选择“否（N）”，如图5所示，做破坏处理，继续程序运行；若所提示点位不存在破坏，则选择“是（Y）”；若不确定是预警还是存在破坏，则选择“取消”，确定现场真实情况后，再次读取数据。

图5 “变化异常信息”提示框

数据读取完成后，在界面点击“日报生成”，完成初次监控量测日报编辑，经检查无误，再点击“另存为”保存为PDF文件。当天自动生成的监控量测日报文件如图6所示，包括xlsx和pdf两种格式，当天所有监控量测日报文件都存放在一个文件夹内，并附有日期，以示区别。xlsx 格式的监控量测日报的部分内容如图7 所示，包括监控量测点位在初测和破坏两种情况下的监控量测日报编辑格式。

图6 各隧道监控量测日报成果列表

图7 监控量测日报部分内容

4 结 语

本文通过Excel VBA程序开发，对Excel的强大功能做了进一步挖掘，实现了隧道施工监控量测日报的自动生成（包括监测点位破坏情况的处理），简化了繁琐的内业数据处理问题，大大节省了工程项目的成本预算。