技术领域
[0001] 本
发明涉及一种方形管桩施工技术领域，特别是一种方形管桩施工监测方法和监测设备。
背景技术
[0002] 在建筑工程桩基施工过程中，打桩工程施工工序多，工艺要求高，影响桩基
质量的因素较多，一般有：工程地质勘察报告不够详尽准确；设计的合理取值；施工中的各种原因等情况。特别是当工程桩设计或施工不当时，极易发生偏斜等质量事故。
[0003]
基桩按其设置状态可分为直桩和斜桩，工程建设中大多采用垂直度允许偏差不大于1％的竖向设置直桩。由于基坑开挖、土质条件、施工工艺等原因，部分竖直桩垂直度偏差超过允许值，进而导致基桩承载能
力降低。据不完全统计，在江苏、浙江、天津、上海、福建、广东、澳
门、江西等省市均出现过基桩偏斜事故，事故桩类型包括管桩、方桩、
钢管桩、H型钢桩、
灌注桩等。特别是近年来，基桩偏斜事故出现
频率有上升趋势。基桩偏斜事故的鉴定与处理技术难度大，不仅耽误工期，而且增加造价，甚至由于处理措施不到位而留下安全隐患，己成为桩基工程领域中一项亟待研究的新课题。
[0004] 根据相关研究，软土地区中，由于土体
水平
变形会对管桩产生较大的水平推力，致使桩身破坏。类似事故往往有数量多、偏位大的特点，导致管桩处理常常困扰着设计和施工人员。设计单位往往为了规避
风险，采用比较保守的补桩方案，但往往导致工期过长和
费用过高。
[0005] 桩身偏斜一般由从小到大发生，若能对其全过程进行监测，在发生较小偏斜时即发现情况并采取相应补救措施，便能避免偏斜过大的现象发生，降低施工风险，节约成本。
[0006] 在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的
现有技术的信息。
发明内容
[0007] 为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种方形管桩施工监测方法和监测设备，本发明提示方形管桩施工全过程偏斜是否过大，可实现对方形管桩施工过程中偏斜量的实时监测和预警，监测方法简单且无需复杂设备便可进行现场快速检测,操作方便且安全可靠。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
[0009] 本发明的一个方面,一种方形管桩施工监测方法步骤包括：
[0010] 第一步骤中，测量装置布置在方形管桩的内孔中的预定
位置，所述测量装置包括测量方形管桩
横向位移变化的横向位移
传感器、测量方形管桩轴向位移变化的轴向位移传感器、测量与方形管桩轴线
角度变化的角度传感器，垂直竖立所述方形管桩，
[0011] 第二步骤中，第一次撞击所述方形管桩桩头，横向位移传感器获得第一横向偏移参数、轴向位移传感器获得第一纵向偏移参数、角度传感器获得第一角度偏转参数，当第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和第一角度偏转参数均小于第一预定
阈值，判定第一次撞击未产生偏斜，当第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和/或第一角度偏转参数大于第一预定阈值，判定第一次撞击产生偏斜，处理装置基于第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和第一角度偏转参数生成第一次撞击位移矢量变化的第一位移矢量图和用于纠偏的第一纠偏参数，处理装置基于第一位移矢量图生成第一冲量参数，所述第一纠偏参数包括第一撞击位置纠偏参数和第一撞击作用力纠偏参数；
[0012] 第三步骤中，第二次撞击所述方形管桩桩头，横向位移传感器获得第二横向偏移参数、轴向位移传感器获得第二纵向偏移参数、角度传感器获得第二角度偏转参数，处理装置基于第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数生成第二次撞击位移矢量变化的第二位移矢量图，处理装置基于第二位移矢量图生成第二冲量参数，处理装置基于第一冲量参数和第二冲量参数生成第二次撞击作用力矢量变化的第一作用力矢量图，处理装置比较第二横向偏移参数与第一横向偏移参数、第二纵向偏移参数与第一纵向偏移参数和第二角度偏转参数与第一角度偏转参数分别获得第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值、第二一角度偏转差值、第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值，处理装置比较第一冲量参数和第二冲量参数获得第二一冲量差值，当第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数小于第二预定阈值，第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值和第二一角度偏转差值小于第一预定差值，以及第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值小于第一预定累积值，且第二冲量参数小于第一预定冲量阈值，以及第二一冲量差值小于第一预定冲量差值时，判定第二次撞击未产生偏斜，当第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数大于第二预定阈值，第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值和第二一角度偏转差值大于第一预定差值，和/或第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值大于第一预定累积值，且第二冲量参数大于第一预定冲量阈值，和/或第二一冲量差值大于第一预定冲量差值时，判定第二次撞击产生偏斜，处理装置生成第二纠偏参数，其中，处理装置基于第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数，第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值和第二一角度偏转差值，和/或，第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值生成第二撞击位置纠偏参数，基于第二冲量参数，和/或第二一冲量差值生成第二撞击作用力纠偏参数，
[0013] 第四步骤中，第n次撞击所述方形管桩桩头，横向位移传感器获得第n横向偏移参数、轴向位移传感器获得第n纵向偏移参数、角度传感器获得第n角度偏转参数，处理装置基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数生成第n次撞击位移矢量变化的第n位移矢量图，处理装置基于第n位移矢量图生成第n冲量参数，处理装置基于第n-1冲量参数和第n冲量参数生成第n次撞击作用力矢量变化的第n-1作用力矢量图，处理装置比较第n横向偏移参数与第n-1横向偏移参数、第n纵向偏移参数与第n-1纵向偏移参数和第n角度偏转参数与第n-1角度偏转参数分别获得第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值、第nn-1角度偏转差值、第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值，处理装置比较第n-1冲量参数和第n冲量参数获得第nn-1冲量差值，当第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数小于第n预定阈值，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值小于第n预定差值，以及第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值小于第n-1预定累积值，且第n冲量参数小于第n-1预定冲量阈值，以及第nn-1冲量差值小于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击未产生偏斜，当第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数大于第n预定阈值，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值大于第n-1预定差值，和/或第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值大于第n-1预定累积值，且第n冲量参数大于第n-1预定冲量阈值，和/或第nn-1冲量差值大于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击产生偏斜，处理装置生成第n纠偏参数，其中，处理装置基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值，和/或，第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值生成第n撞击位置纠偏参数，基于第n冲量参数，和/或第nn-1冲量差值生成第n撞击作用力纠偏参数，直到完成方形管桩竖立施工。
[0014] 在所述的监测方法中，在第n次和n+1次撞击之间，处理装置基于第n+1位移矢量图和/或第n最大受力矢量图数值生成出现偏斜的预警撞击次数m，在撞击次数m-2之前，不进行纠偏，在撞击次数m-1后，处理装置生成第m-1纠偏参数且基于m-1纠偏参数纠偏，其中，处理装置基于第m-1横向偏移参数、第m-1纵向偏移参数和第m-1角度偏转参数，第m-1m-2横向偏移差值、第m-1m-2纵向偏移差值和第m-1m-2度偏转差值，和/或，第m-1m-2横向偏移累积值、第m-1m-2纵向偏移累积值和第m-1m-2角度偏转累积值生成第m-1撞击位置纠偏参数，基于第m-1冲量参数，和/或第m-1m-2冲量差值生成第m-1撞击作用力纠偏参数。
[0015] 在所述的监测方法中，测量装置布置在方形管桩的内孔中距离桩头20-40厘米处。
[0016] 在所述的监测方法中，多个测量装置分别布置在方形管桩的内孔中，其中，第一测量装置布置在方形管桩的内孔中距离桩头30厘米处，第二测量装置布置在方形管桩的内孔中桩身高度一般位置处，第三测量装置布置在方形管桩的内孔中桩身底部上方20-40厘米处，处理装置计算多个测量装置测量数据的加权值。
[0017] 在所述的监测方法中，第四步骤中，当第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值大于第n-1预定累积值，且第nn-1冲量差值大于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击产生偏斜，处理装置生成第n纠偏参数，其中，处理装置基于第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值生成第n撞击位置纠偏参数，基于第nn-1冲量差值生成第n撞击作用力纠偏参数。
[0018] 在所述的监测方法中，在完成施工中的n次撞击中，每次撞击后判定偏斜条件和纠偏参数不同。
[0019] 根据本发明另一方面，一种实施所述的监测方法的监测设备包括，
[0020] 测量装置，其布置在方形管桩的内孔中的预
定位置，所述测量装置包括测量方形管桩横向位移变化的横向位移传感器、测量方形管桩轴向位移变化的轴向位移传感器和测量与方形管桩轴线角度变化的角度传感器，
[0021]
数据采集装置，连接所述测量装置和处理装置的数据采集装置接收测量装置测量的数据并发送到处理装置，
[0022] 处理装置，其包括，
[0023] 计算模
块，其包括用于生成偏移差值、偏转差值、偏移累积值和偏转累积值的第一计算单元和用于生成冲量参数及冲量差值的第二计算单元，
[0024] 矢量形成模块，其包括用于生成位移矢量图的第一矢量形成模块和用于生成作用力矢量图的第二矢量形成模块，
[0025] 判断模块，其基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数大于第n预定阈值，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值大于第n-1预定差值，和/或第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值大于第n-1预定累积值，且第n冲量参数大于第n-1预定冲量阈值，和/或第nn-1冲量差值大于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击产生偏斜，
[0026] 纠偏模块，其基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值，和/或，第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值生成第n撞击位置纠偏参数，基于第n冲量参数，和/或第nn-1冲量差值生成第n撞击作用力纠偏参数。
[0027] 在所述的监测设备中，处理装置包括数字
信号处理器、专用集成
电路ASIC或
现场可编程门阵列FPGA。
[0028] 在所述的监测设备中，处理装置包括
存储器，所述存储器可以包括一个或多个
只读存储器ROM、
随机存取存储器RAM、快闪存储器或
电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
[0029] 在所述的监测设备中，数据采集装置为无线通信设备，其至少包括无线局域网通信设备和/或
移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、3G无线通信芯片和/或4G无线通信芯片。
[0030] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照
说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[0031] 通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0032] 在附图中：
[0033] [图1]示出了本发明一个实施例的方形管桩施工监测方法的步骤示意图。
[0034] [图2]示出了本发明一个实施例的实施方形管桩施工监测方法的设在方形管桩上的监测部件的结构示意图。
[0035] [图3]示出了本发明一个实施例的实施方形管桩施工监测方法的监测设备的结构示意图。
[0036] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
[0037] 下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0038] 需要说明的是，在说明书及
权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0039] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
[0040] 为了更好地理解，图1示出了本发明一个实施例的方形管桩施工监测方法的步骤示意图，如图1所示，一种方形管桩施工监测方法步骤包括：
[0041] 第一步骤S1中，测量装置布置在方形管桩的内孔中的预定位置，所述测量装置包括测量方形管桩横向位移变化的横向位移传感器、测量方形管桩轴向位移变化的轴向位移传感器、测量与方形管桩轴线角度变化的角度传感器，垂直竖立所述方形管桩，
[0042] 第二步骤S2中，第一次撞击所述方形管桩桩头，横向位移传感器获得第一横向偏移参数、轴向位移传感器获得第一纵向偏移参数、角度传感器获得第一角度偏转参数，当第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和第一角度偏转参数均小于第一预定阈值，判定第一次撞击未产生偏斜，当第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和/或第一角度偏转参数大于第一预定阈值，判定第一次撞击产生偏斜，处理装置基于第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和第一角度偏转参数生成第一次撞击位移矢量变化的第一位移矢量图和用于纠偏的第一纠偏参数，处理装置基于第一位移矢量图生成第一冲量参数，所述第一纠偏参数包括第一撞击位置纠偏参数和第一撞击作用力纠偏参数；
[0043] 第三步骤S3中，第二次撞击所述方形管桩桩头，横向位移传感器获得第二横向偏移参数、轴向位移传感器获得第二纵向偏移参数、角度传感器获得第二角度偏转参数，处理装置基于第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数生成第二次撞击位移矢量变化的第二位移矢量图，处理装置基于第二位移矢量图生成第二冲量参数，处理装置基于第一冲量参数和第二冲量参数生成第二次撞击作用力矢量变化的第一作用力矢量图，处理装置比较第二横向偏移参数与第一横向偏移参数、第二纵向偏移参数与第一纵向偏移参数和第二角度偏转参数与第一角度偏转参数分别获得第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值、第二一角度偏转差值、第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值，处理装置比较第一冲量参数和第二冲量参数获得第二一冲量差值，当第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数小于第二预定阈值，第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值和第二一角度偏转差值小于第一预定差值，以及第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值小于第一预定累积值，且第二冲量参数小于第一预定冲量阈值，以及第二一冲量差值小于第一预定冲量差值时，判定第二次撞击未产生偏斜，当第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数大于第二预定阈值，第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值和第二一角度偏转差值大于第一预定差值，和/或第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值大于第一预定累积值，且第二冲量参数大于第一预定冲量阈值，和/或第二一冲量差值大于第一预定冲量差值时，判定第二次撞击产生偏斜，处理装置生成第二纠偏参数，其中，处理装置基于第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏转参数，第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值和第二一角度偏转差值，和/或，第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值生成第二撞击位置纠偏参数，基于第二冲量参数，和/或第二一冲量差值生成第二撞击作用力纠偏参数，
[0044] 第四步骤S4中，第n次撞击所述方形管桩桩头，横向位移传感器获得第n横向偏移参数、轴向位移传感器获得第n纵向偏移参数、角度传感器获得第n角度偏转参数，处理装置基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数生成第n次撞击位移矢量变化的第n位移矢量图，处理装置基于第n位移矢量图生成第n冲量参数，处理装置基于第n-1冲量参数和第n冲量参数生成第n次撞击作用力矢量变化的第n-1作用力矢量图，处理装置比较第n横向偏移参数与第n-1横向偏移参数、第n纵向偏移参数与第n-1纵向偏移参数和第n角度偏转参数与第n-1角度偏转参数分别获得第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值、第nn-1角度偏转差值、第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值，处理装置比较第n-1冲量参数和第n冲量参数获得第nn-1冲量差值，当第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数小于第n预定阈值，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值小于第n预定差值，以及第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值小于第n-1预定累积值，且第n冲量参数小于第n-1预定冲量阈值，以及第nn-1冲量差值小于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击未产生偏斜，当第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数大于第n预定阈值，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值大于第n-1预定差值，和/或第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值大于第n-1预定累积值，且第n冲量参数大于第n-1预定冲量阈值，和/或第nn-1冲量差值大于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击产生偏斜，处理装置生成第n纠偏参数，其中，处理装置基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值，和/或，第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值生成第n撞击位置纠偏参数，基于第n冲量参数，和/或第nn-1冲量差值生成第n撞击作用力纠偏参数，直到完成方形管桩竖立施工。
[0045] 本发明所述的监测方法的优选实施方式，在第n次和n+1次撞击之间，处理装置基于第n+1位移矢量图和/或第n最大受力矢量图数值生成出现偏斜的预警撞击次数m，在撞击次数m-2之前，不进行纠偏，在撞击次数m-1后，处理装置生成第m-1纠偏参数且基于m-1纠偏参数纠偏，其中，处理装置基于第m-1横向偏移参数、第m-1纵向偏移参数和第m-1角度偏转参数，第m-1m-2横向偏移差值、第m-1m-2纵向偏移差值和第m-1m-2度偏转差值，和/或，第m-1m-2横向偏移累积值、第m-1m-2纵向偏移累积值和第m-1m-2角度偏转累积值生成第m-1撞击位置纠偏参数，基于第m-1冲量参数，和/或第m-1m-2冲量差值生成第m-1撞击作用力纠偏参数。
[0046] 本发明所述的监测方法的优选实施方式，测量装置布置在方形管桩的内孔中距离桩头20-40厘米处。
[0047] 本发明所述的监测方法的优选实施方式，多个测量装置分别布置在方形管桩的内孔中，其中，第一测量装置布置在方形管桩的内孔中距离桩头30厘米处，第二测量装置布置在方形管桩的内孔中桩身高度一般位置处，第三测量装置布置在方形管桩的内孔中桩身底部上方20-40厘米处，处理装置计算多个测量装置测量数据的加权值。
[0048] 本发明所述的监测方法的优选实施方式，第四步骤S4中，当第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值大于第n-1预定累积值，且第nn-1冲量差值大于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击产生偏斜，处理装置生成第n纠偏参数，其中，处理装置基于第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值生成第n撞击位置纠偏参数，基于第nn-1冲量差值生成第n撞击作用力纠偏参数。
[0049] 本发明所述的监测方法的优选实施方式，在完成施工中的n次撞击中，每次撞击后判定偏斜条件和纠偏参数不同。
[0050] 为了进一步理解本发明，在一个实施例中，监测和预警一有效桩长30米、桩径1米、孔径0.5米的方桩施工。首先将传感器设置于桩内5m、10m、15m、20m、25m、30m的位置，设置数据采集装置3，之后进行施工工序将桩体竖直。
[0051] 在桩体受到第一次撞击时，判断桩身是否受到第一偏斜。横向位移传感器获得第一横向偏移参数、轴向位移传感器获得第一纵向偏移参数、角度传感器获得第一角度偏转参数，当第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和第一角度偏转参数均小于第一预定阈值，判定第一次撞击未产生偏斜，当第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和/或第一角度偏转参数大于第一预定阈值，判定第一次撞击产生偏斜，处理装置基于第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和第一角度偏转参数生成第一次撞击位移矢量变化的第一位移矢量图和用于纠偏的第一纠偏参数，处理装置基于第一位移矢量图生成第一冲量参数，所述第一纠偏参数包括第一撞击位置纠偏参数和第一撞击作用力纠偏参数
[0052] 其中：第一横向偏移参数为传感器测点与初始桩
轴距离变化之差Δr＝3mm，其反映的是传感器测点与初始桩轴间距离的变化为测点远离初始桩轴3mm；第一角度偏转参数为测点变化点与测点初始点和初始桩轴连线的夹角变化值Δθ＝1′，其中测点初始点为一次撞击前测点所在位置，测点变化点为撞击后测点位置，Δθ反映的是桩体沿逆
时针旋转或扭转了1′；第一纵向偏移参数为测点相对其初始轴线的相对纵向位移Δz＝1cm，其反映的是测点的纵向位移，数值越大，则表明测点下降距离越大。判定桩身是否偏移过大，具体为第一横向偏移参数、第一纵向偏移参数和/或第一角度偏转参数大于第一预定阈值，即∣Δr∣≥[∣Δr∣]＝2mm，Δθ≥[Δθ]＝2′，Δz≥[Δz]＝2cm，其中∣X∣为X的绝对值，[X]为X指标的允许值，下同。本例满足第一预定阈值，输出第一采集信号：测点的位移矢量图 位移矢量图反应各测点在一次撞击中位移的矢量变化，第一次提醒，纠偏。调节敲击位置和力度及其方向。
[0053] 判断所述方桩受到打击时的第二偏斜参数是否满足第二预判指标。第二预判指标为桩体在一次撞击中受到的最大冲量I。冲量表述了对物体作用一段时间的积累效应的物理量，是改变物体机械运动状态的原因。若物体在一次撞击中所受最大冲量大，则说明物体受力大或者受力时间长。由生成的测点位移矢量 计算桩体受力： 其中F为桩体
加速度竖直向下时的受力，m为桩体质量，t为桩体受力时间。则桩体在一次打击过程中所受最大冲量为： 处理装置基于第二横向偏移参数、第二纵向偏移参数和第二角度偏
转参数生成第二次撞击位移矢量变化的第二位移矢量图，处理装置基于第二位移矢量图生成第二冲量参数，由于桩体在受到撞击时受到的力不是恒力而是以时间为函数的变力，所以在本例中无法用具体数字来描述。
[0054] 所述第一偏斜值在桩体受第2次撞击和第1次撞击的差值为第二一横向偏移差值、第二一纵向偏移差值、第二一角度偏转差值ΔΔr＝1mm，ΔΔθ＝20″，ΔΔz＝3mm，其中ΔΔr为相邻两次撞击传感器测点与初始桩轴距离变化之差Δr的差值，ΔΔθ为相邻两次撞击传感器测点变化点与测点初始点和初始桩轴连线的夹角变化值Δθ的差值，ΔΔz为相邻两次撞击传感器测点相对其初始轴线的相对纵向位移Δz的差值，上述参数可以判断在相邻两次撞击中，桩体偏斜变化的变化量是否一致，以此可以判断和预测桩体的位移情况。所述第三预判条件用于判定桩身是否偏移过大，具体为所述第三偏斜值是否满足第三预判条件，即∣ΔΔr∣≥[∣ΔΔr∣]＝0.5mm，∣ΔΔθ∣≥[∣ΔΔθ∣]＝30″，∣ΔΔz∣≥[∣ΔΔz∣]＝5mm。若至少满足一条预判指标，则获取第三偏斜参数，输出第三采集信号：测点的位移矢量变化图
[0055] 比较第一冲量参数和第二冲量参数获得第二一冲量差值,所述第二偏斜值在桩体受第2次撞击和第1次撞击的差值为第四偏斜值ΔI＝1000KN·S，为相邻两次撞击过程中桩体所受最大冲量的差值，该参数反应相邻两次撞击受力变化或者受力时间变化。∣ΔI∣≥[∣ΔI∣]＝800KN·S。若满足该预判指标输出第四采集信号：测点的最大受力矢量变化图若本例中ΔI＝5000KN·S，未达到第四预判条件，则清空第四偏斜值。
[0056] 所述第一偏斜值在桩体受第2次撞击后的累计偏斜值为第二一横向偏移累积值、第二一纵向偏移累积值和第二一角度偏转累积值rM，θM，zM，其中，rM＝rM-1+Δr＝7mm，θM＝θM-1+Δθ＝2′30″，zM＝zM-1+Δz＝4.3cm。第五预判条件用于判定桩身是否偏移过大，即rM≥[rM]＝6.8mm，θM≥[θM]＝3′，zM≥[zM]＝5cm。若至少满足一条预判指标，输出第五采集信号：测点的总位移矢量图
[0057] 根据位移矢量图 最大受力矢量图 可预测所述方桩在后续施工过程中是否会出现桩身偏斜过大问题。若经过数值模拟分析后桩体会出现偏斜过大的现象，则输出第六采集信号：预警锤击数为20。预警锤击数为经过对参数的处理和预测，得到的桩身可能在锤击20次时发生较大偏斜。
[0058] 图2示出了本发明一个实施例的实施方形管桩施工监测方法的设在方形管桩上的监测部件的结构示意图。图3示出了本发明一个实施例的实施方形管桩施工监测方法的监测设备的结构示意图，实施所述的监测方法的监测设备包括，
[0059] 测量装置1，其布置在方形管桩2的内孔中的预定位置，所述测量装置1包括测量方形管桩横向位移变化的横向位移传感器5、测量方形管桩轴向位移变化的轴向位移传感器6和测量与方形管桩轴线角度变化的角度传感器7，
[0060] 数据采集装置3，连接所述测量装置1和处理装置4的数据采集装置接收测量装置1测量的数据并发送到处理装置4，
[0061] 处理装置4，其包括，
[0062] 计算模块8，其包括用于生成偏移差值、偏转差值、偏移累积值和偏转累积值的第一计算单元9和用于生成冲量参数及冲量差值的第二计算单元10，
[0063] 矢量形成模块11，其包括用于生成位移矢量图的第一矢量形成模块12和用于生成作用力矢量图的第二矢量形成模块13，
[0064] 判断模块14，其基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数大于第n预定阈值，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值大于第n-1预定差值，和/或第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值大于第n-1预定累积值，且第n冲量参数大于第n-1预定冲量阈值，和/或第nn-1冲量差值大于第n-1预定冲量差值时，判定第n次撞击产生偏斜，
[0065] 纠偏模块15，其基于第n横向偏移参数、第n纵向偏移参数和第n角度偏转参数，第nn-1横向偏移差值、第nn-1纵向偏移差值和第nn-1角度偏转差值，和/或，第nn-1横向偏移累积值、第nn-1纵向偏移累积值和第nn-1角度偏转累积值生成第n撞击位置纠偏参数，基于第n冲量参数，和/或第nn-1冲量差值生成第n撞击作用力纠偏参数。
[0066] 本发明所述的监测设备的优选实施例中，处理装置4包括
数字信号处理器、
专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。
[0067] 本发明所述的监测设备的优选实施例中，处理装置4包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
[0068] 本发明所述的监测设备的优选实施例中，数据采集装置3为无线通信设备，其至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、3G无线通信芯片和/或4G无线通信芯片。
[0069] 尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
