微觀世界裏，有一種被稱為「繆子」（μ子）的基本粒子，看不見摸不着，卻能夠輕鬆穿透岩石和金屬，揭示地下世界的秘密——如今，這些神秘的粒子被深鐵集團轉化為軌道交通建設中的「眼睛」，為盾構隧道拍「CT」，這在全球軌道交通行業尚屬首例。

　截至目前，深鐵集團已將繆子成像技術深度融入到地鐵15號線、16號線、22號線以及深惠城際鐵路、穗莞深城際鐵路等軌交線路施工全流程，累計完成4190米隧道探測，精準定位並指導處理軟弱地層57處，為我國軌道施工地下空間探查及災害防控提供了新的思路和方法。

　當粒子物理遇上軌交工程

　據介紹，深圳地鐵盾構隧道繆子成像實時監測項目（以下簡稱項目）由深鐵集團與華北電力大學、西北工業大學深圳研究院於2024年3月開始聯合實施。項目歷時一年半，在繆子探測環境適應性、數據獲取與處理、成像算法以及工程化驗證等多個層面，攻克了極具挑戰性的關鍵技術難題，在多條軌交線路掘進階段部署實踐，展現了規模化應用潛力。

　據深鐵集團工程技術中心負責人介紹，繆子成像具有穿透能力強、遠距離非接觸探測、空間分辨率高等特點，可根據不同地層密度區對繆子的吸收差異特性進行成像，能廣泛應用於地下深層結構密度缺失區探測，就像「天然的地質探針」，能幫助看清地表之下的結構。相較於傳統電磁雷達和人工鑽探，繆子成像技術具有穿透性強、無需主動發射信號、不受地面干擾、無損實時監測等顯著優勢。

　據悉，該項目於2024年立項，半年內即完成設備研發、現場布設及首條盾構線路部署，在地鐵16號線盾構期實現應用。期間，通過繆子成像實時監測+AI實時分析數據，項目團隊精準識別出淺層疏鬆、空洞及管涌通道等風險區域，為施工單位提供了精準的灌漿加固依據，顯著提升了工程安全系數。

　從技術空白到全球領先

　2024年初，深圳地鐵16號線共建管廊項目在施工中遭遇難題：面對近20米厚的複雜地層與交錯密布的地下管線，傳統鑽探勘探僅能覆蓋淺層區域，難以探明深層地質全貌。為了破解「地下迷局」，深鐵集團工程技術中心經過研究考證，決定引入古建築無損探傷領域應用的繆子成像技術。

　2024年3月，深鐵集團依託產學研平台聯動華北電力大學與西北工業大學深圳研究院，迅速組建跨學科攻關團隊，並於同年4月在地鐵16號線管廊項目進行試驗，正式拉開繆子技術工程化應用的序幕。

　由於國內外針對地質結構的繆子密度成像重建算法研究近乎空白，加之隧道施工環境高溫高濕、多塵多擾，對繆子成像技術應用的軟硬件提出了極高的要求。項目團隊從零開始二次研發，歷經數十次設計迭代和現場試驗，歷時半年成功研製首台應用於隧道施工的繆子成像儀。

　2024年10月，繆子成像儀在深惠城際部署測試。測試現場，依靠繆子成像系統生成的三維密度圖，團隊迅速鎖定某段隧道中段「存在明顯低密度異常，推測為結構疏鬆區」。當鑽頭根據成像標記位置打穿岩層後，直徑4米的空洞赫然顯現——繆子成像儀實現了精準定位！

　2025年，繆子成像技術實現規模化工程應用：在穗莞深城際、深惠城際大鵬支線等項目中，設備直接搭載於盾構機刀盤後方，實時掃描隧道斜上方地層，精準探測鬆散區17處，同步評估注漿效果。此外，兩次超排搶險中，還通過繆子成像技術快速定位河道下滲漏通道與岩溶區沉降源，為應急處決提供關鍵依據。

　從深圳地鐵走出來的「中國方案」

　在城市化進程加速推進的今天，軌道交通、地下管網、綜合交通樞紐等承載城市生命線的地下空間工程，正面臨地層複雜帶來的安全挑戰。傳統地質探測手段如人工鑽探、地質雷達、電磁成像等，在覆蓋深度、精度、成本和施工干擾等方面，難以滿足地鐵盾構跨越複雜地層的風險管控需求。

　「繆子成像技術一次布設、長期監測的特點，覆蓋廣、效率高，大幅降低了勘探成本和對市政設施的干擾。同時，還能直接獲取真實三維結構，自動化反演縮短異常響應和報告周期，效率優勢突出。此外，還可拓展到路面塌陷預警、橋梁結構監測、地下綜合體安全及盾構地質預判等多個領域。」深鐵集團相關負責人表示，深圳地鐵盾構隧道繆子成像實時監測項目的落地應用，為軌道交通地下安全鑄就了「隱形盾牌」，同時也將實驗室的「高精尖」科技轉化為溫暖民生的實用工具。作為從實驗室走向軌交工程的突破性「中國方案」，繆子成像技術將為國內外軌道交通建設等基礎設施安全監測提供可複製的成功範式。（記者 原野）