紧邻既有建筑的地下室基坑开挖、支护桩墙、基坑降水、一栋布满裂缝的老旧结构：在这些情况下，总有人需要回答同一个问题——它在动吗？用数字回答这个问题的方法就是监测：在施工期间对同一批点反复测量，并将每次测量结果与第一次进行比较。
本指南介绍如何使用全站仪和粘贴式反射片开展监测、什么时候应该用水准仪而不是全站仪、如何选择反射片尺寸，以及哪些注意事项决定了你得到的是一份可靠的报告，还是一堆没人看得懂的数字。
什么是沉降监测和位移监测
沉降是结构的竖向位移，几乎总是由基础或其下方土体引起的下沉。水平位移是侧向移动：逐渐倾斜的挡土墙、偏离铅垂的柱子、偏离轴线的外立面。
原理始终相同：
- 初始观测：在施工开始产生影响之前（开挖、降水或加载之前），测量所有点的坐标和高程。这是之后所有测量的基准。
- 定期观测：按照监测方案规定的频率，用同样的方法重复测量同样的点。
- 比较：每期观测与初始观测之差就是该点的位移。如果超过设计方规定的预警值，就要通知施工方。
基坑周边的建筑、支护结构、软土地基上的基础以及存在病害的结构是最常见的情况。许多国家的地基基础规范和建筑法规都要求在多种情况下进行沉降监测；监测内容、控制值和频率由设计确定。
全站仪还是水准仪：该用哪一种
这两种仪器解决的是问题的不同部分，很多工程会同时使用两者。
- 精密几何水准测量（电子水准仪配条码尺或铟钢尺）是竖向沉降监测的基准方法，精度可达亚毫米级。其局限是水准尺必须立在每个点上，通常是埋设在柱子或墙体底部的沉降观测钉。
- 全站仪配合反射片可以测量水准尺够不到的点的三维坐标（北坐标、东坐标和高程）：外立面的高处、支护墙的顶部、街对面的柱子。精度在毫米级，取决于仪器、距离和观测程序。
常见的组合是：用水准测量观测结构底部的沉降观测钉，用全站仪观测水平位移和高处的点。要检查水准路线的闭合，可以用几何水准测量计算器计算后视、前视和闭合差。
为什么使用粘贴式反射片
也可以不用反射片，在免棱镜模式下直接照准混凝土测量。问题在于，监测要求每期都测量完全相同的点，有时要持续数月，有时还会换不同的观测员。反射片解决了这个问题：
- 点位被实体标定。反射片中心的十字就是这个点，谁也不用去猜上一期照准的是哪里。
- 照准可以重复。照准十字中心比照准墙上的一块污渍重复性高得多。
- 信号回波更好。反射片返回的信号比混凝土、抹灰或涂料强得多，在距离较远、入射角较差时尤其明显。
- 便宜且安装快。无需在结构上打孔或安装支架，就能在工地上布设几十个点。
反射片尺寸怎么选
实用原则：反射片在望远镜中要显得足够大，能从容地照准中心；也要足够大，让测距仪能可靠地测距。在两种尺寸之间犹豫时，选大的那个。
- 2 cm 和 3 cm：短距离和狭小空间，例如仓库、室内、钢结构和小构件。
- 4 cm 和 5 cm：工地上的通用尺寸，适用于中等距离的柱子、墙体和外立面。
- 6 cm：距离更远、入射角更差，或光线影响照准时使用。这是全站仪厂商标注反射片测程时采用的标准尺寸（60 × 60 mm）。
实际测程取决于全站仪型号。请在说明书中查找“反射片”（reflective sheet）测程，并按厂商给出的常数将仪器设置为该目标类型。
全站仪监测分步流程
1. 规划点位
分成两组。监测点布设在可能发生移动的结构上：柱、梁、墙体和支护结构顶部。基准点布设在施工影响范围以外的稳定结构上，由它们判断仪器本身是否在正确的位置。至少使用三个基准点，并均匀分布在区域周围。
2. 粘贴反射片
清洁表面（无灰尘、油污和松动的抹灰），等其干燥后粘贴反射片，并用力压紧边缘。让反射片正对仪器的架设方向：与视线越垂直，测量效果越好。在阳角处以及不正对仪器的表面上，使用带角度的支架会有帮助。为每个点编号、拍照，并在草图上记录位置。
3. 固定测站位置
最理想的是带强制对中装置的观测墩，仪器每次都架设在同一位置。没有观测墩时，可以使用标志牢固的点，或者每期都对基准点进行自由设站（后方交会）。关键在于每次都用同样的方法确定测站。
4. 进行初始观测
对所有点按盘左、盘右观测多个测回，取平均值。输入温度和气压，用于距离的气象改正。这一期比其他任何一期都更重要：初始观测中的误差会在之后的每一期中表现为位移。
5. 按同样的流程重复观测
同样的仪器、同样的测站位置、同样的测点顺序，尽可能在一天中的同一时段观测。每期观测都以测量基准点开始和结束：如果基准点“动了”，问题出在测站上，而不是结构上。
6. 计算位移
将每个点与初始观测比较：ΔN、ΔE 和 ΔH（高程）。总水平位移是 ΔN² + ΔE² 的平方根，其方向是一个方位角；方位角与距离计算器可以根据两组坐标完成这个计算。把每个点画成位移 × 日期曲线：趋势在图上比在表格里容易看出得多。
影响结果的注意事项
- 日照与高温：靠近地面和外立面的热空气会使视线弯曲。避免贴着炽热沥青路面掠过的视线，并在相近的时段观测。
- 入射角：反射片相对视线倾斜过大，会降低测距和照准质量。与其勉强测量，不如重新调整反射片的位置。
- 受损的反射片就是新点：如果反射片被撕掉或更换，该点要以新的初始观测重新开始。绝不要拿新反射片的测量值与旧反射片的初始观测比较。
- 保护好点位：告知施工人员，标示反射片，并在每期观测时检查它们是否完好、粘贴牢固。
- 闭合控制导线：如果基准点是通过导线测量布设的，使用前先用导线闭合差计算器检查闭合情况。
常见问题
应该多久测量一次？
取决于施工阶段和设计方的规定。在开挖、降水或加载期间，观测通常更密集（每周一次，危急情况下甚至每天一次）；位移趋于稳定后，间隔可以加大。能否拉长间隔，要看位移 × 时间曲线。
监测点和基准点有什么区别？
监测点位于你要监控的结构上，可能会移动。基准点位于施工影响范围之外，应当保持不动；正是它保证了每期观测时仪器的架设方式都相同。
在沉降监测中，全站仪能代替水准测量吗？
对于较小的沉降，不能完全代替。精密几何水准测量测定高程的精度要高得多。全站仪用于水准尺够不到的地方，以及水平位移同样重要的场合。
粘贴式反射片可以用作后视点和前视点吗？
可以。粘贴在固定位置（墙、电线杆、柱子）上的反射片可以作为后视点，让仪器每次都以同样的方式定向，这在无法留下木桩的城市工地和仓库内部很有用。
