李昌龙,卢凤文,姬同旭

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550081)

0 引 言

监控量测是隧道施工中必须执行的项目，通过监控量测可掌握隧道稳定性变化规律、施工安全状态、灾害风险等级，实现动态设计、动态施工、降低灾害风险的目的，进而最大程度保证施工人员的生命财产安全。

调研发现，自动化监测方式受施工环境、测量精度的限制还未获得良好的推广应用，监控量测主要依靠人工巡视、收敛计、全站仪和水准仪测量实现，使得隧道施工监控量测工作量大、业务繁琐、数据管理复杂。随着信息化技术的发展，各种信息化的监控量测系统也应运而生，其成果主要突出在数据管理、数据分析方面，与施工结合方面并不理想，导致研发的软件成果并未得到良好的推广。

鉴于此，在基于既有监控量测技术和工作现状的基础上开发了管理系统，主要解决的两个方面的问题：一是系统操作时能够与隧道施工环节协调；二是在不增加既有工作量基础上管控监控工作业务。文章论述的系统是基于c#平台下MVC构架开发的，系统结构清晰、运行效率高，能够较好地肩负起监控量测数据分析管理、统计预警、快速编报等业务。

1 专业技术分析

1.1 监测项目

监控量测项目可分为必测项目和选测项目，可分为地质情况、表征现象，以及位移、应力、应变等项目。系统开发应充分考虑必测项目遵循规范的规定，选测项目要涵盖常规项目，并能满足设计参数验证项目的要求，《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)条文表规定10.2.2中，除围岩弹性波波速、爆破振动、渗水压力、水流量项目可考虑不列入系统外，其它项目都宜放入系统中。考虑到隧道边仰坡及偏压隧道等问题，还宜增地表位移、深部位移、裂缝位移等项目。

1.2 控制标准

控制标准包括控制极限值、围岩稳定性判断、二次衬砌支护判断、施工状态安全预警值。

(1)控制极限值

控制极限值一般可由设计方给出，也可参考相应规范规程结合工程经验选定。例如位移方面，洞内位移宜采用预留变形量作为极限值，预留变形量可依据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)条文8.4.1规定，洞内位移也可参考该规范条文9.2.8规定；隧道范围内的边坡监测时，可参考《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)条文19规定。

(2)围岩稳定性判断

围岩稳定性可根据位移速率判断、位移速率变化趋势判断、实测值与允许值比较判断，可参考《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60-2009)条文9.3.4规定。

(3)二次衬砌支护判断

可参考《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086 - 2015)条文7.3.9规定执行。

(4)施工状态安全预警值

施工状态安全预警值可分为累计值管理预警、速度值管理预警、加速度值管理预警，常用累计值管理预警，其预警位移管理等级见表1。

表1 位移管理等级

1.3 数据处理

(1)监控数据修约

在有要求时，按项目要求进行修约，无要求时，数据修约宜修约至测试精度的下一位。以《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)条文表10.2.1中‘周边位移’为例，其测试精度要求为0.1mm，则在测量记录宜保留至0.01mm，管理系统也应满足该精度录入要求。

(2)趋势图绘制

趋势图宜包含“时间—累计曲线、时间—速率变化曲线”两张图，宜增加双坐标轴表达测点距掌子面的距离。此外，同断面的同类监测点宜绘制在一张趋势图上。

2 系统设计分析

2.1 需求分析

基于对既有监控量测技术、工作现状调研，以及建设方的一些咨询，从业主方、监控方、管理方将系统需要总结如下：

(1)业主方：借助系统可一体化的统筹管理隧道监控量测业务的同时可以快速有效的获得管理决策信息，且所获信息必须准确可靠。

(2)监控方：借助系统可以解放工作方式、减轻工作量，而且能够引导性的助力完成监控量测工作。

(3)管理方：管理层次上逻辑清晰，且能够统管系统参与的业主方和监控方。

2.2 系统构架

为能更好的兼顾各方的需求，以及软件开发的难易程度，制定图1所示的系统构架图。框架图表明，系统共分为业主方、监控方、管理方三个并列系统。

图1 系统构架图

2.3 系统开发

监控量测系统采用B/S架构，使用ASP.NET MVC 5、EF6(Entity Framework 6)框架进行开发，运行于.NET Framework 4.6之上。系统使用微软的SQL Server数据库进行存储，结合EF6(Entity Framework 6) ORM框架，可实现Code First(代码先行)编码，提高系统开发效率。

2.4 系统功能

通过对系统需求的分解，结合软件开发的可实施性，规划系统功能如下：

(1)基本信息管理

基本信息包括：基本信息、项目概况、监测方案及附图。其中基本信息包括：左右洞起止桩号、项目时间、项目参加单位信息。

(2)监测布置

监测布置是统筹管控监测断面的菜单，其信息包括：断面基本信息、断面监测状态、断面监测项目、断面施工状态等级。

(3)施工进度

包括掌子面、下台阶、仰拱、二衬的施工进度。绘制了相应的进度条，进度条与实际施工方向和顺序保持一致，且能统计进度占比数。

(4)数据采集分析

包括洞内外观察信息、异常信息记录、监控量测断面，每个量测断面下含断面地质信息、周边位移、拱顶下沉等项目，在周边位移等实测项目下含监测数据、监测曲线、基准设置、监测结果条目。

(5)控制标准

控制基准下面包含监控量测必测项目和选测项目的标准设置及展示，系统能够提供现行规范标准作为默认控制标准。

图6 应力曲线

图7 振动监测曲线

(6)生成报告

系统能够生成年报、季报、月报、周报等多种类型报告，报告能够按选择的断面、测点及时间段进行自动生成。

(7)报文管理

报文管理包括工作日志、报告管理、纪要管理、合同管理模块。

2.5 数据操作

(1)数据录入：系统提供全站仪-蓝牙-手机APP录入、测量机器人对接录入、Web网页录入、iPad录入。Web网页支持手动录入、全站仪数据导入。

图8 深部位移曲线

(2)数据导出：断面数据导出、报告数据导出、文件下载，导出格式可为Excel、word及原格式文档。

(3)数据查看：手机APP查看、微信小程序查看、iPad查看、Web网页查看等。

3 系统展示

3.1 基本页面

(1)系统首页包括断面数汇总、监测点数汇总、施工进度汇总，以及施工状态的三级预警情况汇总、监测项目占比情况，系统首页见图2。

图2 系统首页

(2)施工进度概括了隧道施工左右洞主要工序进度情况，见图3。

图3 施工进度图

(3)报告生成页面包括报告基本信息和制定报告内容信息，见图4。

图4 生成报告

3.2 曲线展示

系统开发后收集了监控量测数据资料录入系统测试，效果良好，部分曲线图绘制情况见图5～8。

图5 周边收敛曲线

4 结 语

系统是在收集大量国内外研究成果，综合有关行业标准，结合地方监控量测经验的基础上构思开发的。目前系统处于试验阶段，从调试情况来看运行良好，能够较好地肩负起监控量测数据分析管理、统计预警、快速编报等业务，以期后续应用效果良好，并期望本系统开发的部分实践经验能给予类似开发监控量测系统的技术团队借鉴。