盾构施工有了“透视眼”

缪子成像既有线检测现场。南方日报记者 鲁力 摄

南方日报讯 借助宇宙射线中的缪子，对地下结构进行非接触式的“CT扫描”，这项前沿科技正悄然改变传统地质探测方式。近年来，深圳地铁集团联合华北电力大学、西北工业大学深圳研究院，将缪子成像技术应用于轨道交通建设，有关项目近日通过验收，成为全球首个案例。

缪子具有极强穿透能力，可深入百米地层。不同密度的地层对缪子的吸收程度不同，通过测量其通量变化，反演地下密度分布，即可构建三维地质结构图像。“这就像医院的X光一样，看到人体内部的骨骼和内脏分布。”华北电力大学宇宙线缪子透射成像应用团队负责人说。

此前，这一原理多用于古建筑无损探伤等领域。2024年初，面对深圳地铁16号线共建管廊项目中近20米厚的复杂地层和密集地下管线，传统地质雷达和钻探手段难以全面掌握深层风险，深铁集团决定引入该技术破局。

2024年3月，项目正式启动。由于国内外尚无成熟的地质结构缪子密度成像算法，且隧道环境高温、高湿、多尘，设备稳定性面临严峻挑战，攻关团队从零起步，历经数十次设计迭代，半年内成功研制出全球首台专用于隧道施工的缪子成像仪。

同年10月，在深惠城际铁路测试中，系统生成的三维密度图清晰显示某段隧道上方存在低密度异常区，经后续钻探验证，确为一处直径达4米的隐蔽空洞，精准命中风险点，首次验证了技术可行性。

2025年，该技术进入规模化应用阶段。设备被安装于穗莞深城际、深惠城际大鹏支线等项目的盾构机刀盘后方，实时扫描前方及上方地层，累计完成4190米隧道探测，精准识别软弱地层57处，并指导实施注浆加固。在两次重大险情抢险中，技术快速定位河道渗漏通道与岩溶区沉降源头，为应急处置提供关键决策支持。

“去年还处于实验室到工程应用的过渡期，原型机仅能验证有效性。”深铁集团工程技术中心相关负责人介绍，今年经过软硬件二次研发，设备已适应真实盾构环境，算法也经大量实际钻孔数据校验，真正满足产业化条件。

相比传统钻探和地质雷达，缪子成像无需主动发射信号、抗干扰性强、覆盖范围广、可长期连续监测，显著提升探测效率与安全性，大幅降低对城市运行的影响。目前，该技术已在深圳地铁15号线、16号线、22号线及多条城际铁路中推广应用。

随着城市地下空间开发日益深入，传统探测手段在深度、精度与探测范围的局限愈发凸显。工程技术中心负责人表示，缪子成像技术的成功应用，不仅为盾构施工提供了全新的“透视眼”，也为未来路面塌陷预警、桥梁结构监测、地下综合体安全等场景开辟了广阔前景。

李嘉耀