全球首例！深铁集团利用缪子成像技术为隧道拍“CT

今日快讯 2025年08月22日 16:33 1 admin

微观世界里，有一种被称为“缪子”（μ子）的基本粒子，看不见摸不着，却能够轻松穿透岩石和金属，揭示地下世界的秘密——如今，这些神秘的粒子被深铁集团转化为轨道交通建设中的“眼睛”，为盾构隧道拍“CT”，这在全球轨道交通行业尚属首例。

截至目前，深铁集团已将缪子成像技术深度融入到地铁15号线、16号线、22号线以及深惠城际铁路、穗莞深城际铁路等轨交线路施工全流程，累计完成4190米隧道探测，精准定位并指导处理软弱地层57处，为我国轨道施工地下空间探查及灾害防控提供了新的思路和方法。

当粒子物理遇上轨交工程

据介绍，深圳地铁盾构隧道缪子成像实时监测项目（以下简称项目）由深铁集团与华北电力大学、西北工业大学深圳研究院于2024年3月开始联合实施。项目历时一年半，在缪子探测环境适应性、数据获取与处理、成像算法以及工程化验证等多个层面，攻克了极具挑战性的关键技术难题，在多条轨交线路掘进阶段部署实践，展现了规模化应用潜力。

据深铁集团工程技术中心负责人介绍，缪子成像具有穿透能力强、远距离非接触探测、空间分辨率高等特点，可根据不同地层密度区对缪子的吸收差异特性进行成像，能广泛应用于地下深层结构密度缺失区探测，就像“天然的地质探针”，能帮助看清地表之下的结构。相较于传统电磁雷达和人工钻探，缪子成像技术具有穿透性强、无需主动发射信号、不受地面干扰、无损实时监测等显著优势。

据悉，该项目于2024年立项，半年内即完成设备研发、现场布设及首条盾构线路部署，在地铁16号线盾构期实现应用。期间，通过缪子成像实时监测+AI实时分析数据，项目团队精准识别出浅层疏松、空洞及管涌通道等风险区域，为施工单位提供了精准的灌浆加固依据，显著提升了工程安全系数。

从技术空白到全球领先

2024年初，深圳地铁16号线共建管廊项目在施工中遭遇难题：面对近20米厚的复杂地层与交错密布的地下管线，传统钻探勘探仅能覆盖浅层区域，难以探明深层地质全貌。为了破解“地下迷局”，深铁集团工程技术中心经过研究考证，决定引入古建筑无损探伤领域应用的缪子成像技术。

2024年3月，深铁集团依托产学研平台联动华北电力大学与西北工业大学深圳研究院，迅速组建跨学科攻关团队，并于同年4月在地铁16号线管廊项目进行试验，正式拉开缪子技术工程化应用的序幕。

由于国内外针对地质结构的缪子密度成像重建算法研究近乎空白，加之隧道施工环境高温高湿、多尘多扰，对缪子成像技术应用的软硬件提出了极高的要求。项目团队从零开始二次研发，历经数十次设计迭代和现场试验，历时半年成功研制首台应用于隧道施工的缪子成像仪。

2024年10月，缪子成像仪在深惠城际部署测试。测试现场，依靠缪子成像系统生成的三维密度图，团队迅速锁定某段隧道中段“存在明显低密度异常，推测为结构疏松区”。当钻头根据成像标记位置打穿岩层后，直径4米的空洞赫然显现——缪子成像仪实现了精准定位！

2025年，缪子成像技术实现规模化工程应用：在穗莞深城际、深惠城际大鹏支线等项目中，设备直接搭载于盾构机刀盘后方，实时扫描隧道斜上方地层，精准探测松散区17处，同步评估注浆效果。此外，两次超排抢险中，还通过缪子成像技术快速定位河道下渗漏通道与岩溶区沉降源，为应急处决提供关键依据。

从深圳地铁走出来的“中国方案”

在城市化进程加速推进的今天，轨道交通、地下管网、综合交通枢纽等承载城市生命线的地下空间工程，正面临地层复杂带来的安全挑战。传统地质探测手段如人工钻探、地质雷达、电磁成像等，在覆盖深度、精度、成本和施工干扰等方面，难以满足地铁盾构跨越复杂地层的风险管控需求。

“缪子成像技术一次布设、长期监测的特点，覆盖广、效率高，大幅降低了勘探成本和对市政设施的干扰。同时，还能直接获取真实三维结构，自动化反演缩短异常响应和报告周期，效率优势突出。此外，还可拓展到路面塌陷预警、桥梁结构监测、地下综合体安全及盾构地质预判等多个领域。”深铁集团相关负责人表示，深圳地铁盾构隧道缪子成像实时监测项目的落地应用，为轨道交通地下安全铸就了“隐形盾牌”，同时也将实验室的“高精尖”科技转化为温暖民生的实用工具。作为从实验室走向轨交工程的突破性“中国方案”，缪子成像技术将为国内外轨道交通建设等基础设施安全监测提供可复制的成功范式。

晶报记者谢敏通讯员顾瑾

编辑：刘珂