“南海１號”２００７整體打撈

十年磨一劍，中國的水下考古事業在“南海1號”發現之后的十余年里已經有了長足的發展，無論是水下考古設備還是水下考古人員專業都具備了進行近海海域大型考古發掘的能力。特別是進入21世紀之后，國家文物局更是積極推進“南海1號”水下考古項目，為大規模發掘而進行的水下考古物探和試掘工作連續展開。明顯加快的考古工作，不但逐漸揭開了這條沉睡了八百多年的古船的神秘面紗，同時也讓考古人員開始認真思考他們正面臨著的一個巨大難題——那就是采用何種方式發掘這條沉船？

國際水下考古領域流行的“布設水下探方，對沉船遺址進行逐區、逐層發掘，先發掘船內文物，再清理沉船本體”的思路無疑是非常有吸引力的：其一，方法上安全穩妥，有大量國內、國際的水下考古經驗可資參考；其二，單次工作時間短，受海洋氣候和環境因素影響較小；其三，使用的設備和技術相對簡單，工作強度和難度相對較低。然而，就“南海1號”的具體情況而言，上述方法的實施會遇到一些巨大且難以有效克服的“困難”。首先是沉船所在海域的海水能見度極差(一般20厘米以內)，受海底的淤泥質沉積和海水中懸浮顆粒的影響，即使大量運用水下光源或者使用化學沉降劑都無法有效改善能見度狀況，這無疑會影響考古發掘和資料采集的科學性；其次是因為沉船個體較大且埋藏于深達1.5米的海底淤泥之下，無法一次發掘完成(初步估計需要兩到三個年度)，而按照該海域超過10厘米/月的回淤速度，每次工作都要面臨大量的重復工作。此時，一個全新的想法出現在考古人員的腦海中，是否可以像1930年代考古學家發掘殷墟YHl27甲骨坑一樣，采用整體取出、異地清理的辦法，把“南海1號”整個移到一個“新”環境中進行發掘呢？如果這樣做，不但避免了海洋氣候、能見度對水下考古造成的不利影響，而且可以為科學的、有計劃的文物保護和考古發掘提供充足的時間和條件，以便最大程度地采集各種考古信息。不過這種新方法實施起來也不是沒有困難，不僅該方法對設備和技術的要求極高、單次投入經費大，而且在世界水下考古和海洋打撈領域沒有任何既往經驗可供參考，如何制訂安全、科學的方案，保證水下文物和打撈工程的安全，都是方案制定者需要慎重思考的問題。

從2002年開始，廣東省文化廳、國家博物館、交通部廣州打撈局聯合華南理工大學、四航局設計院等科研單位進行了《“南海1號”整體打撈及保護方案》的技術攻關。國家文物局對這一方案的制訂工作高度重視，僅2005年至2006年間就組織了文物考古、水下工程、巖土力學、海洋打撈、海洋水文氣象、環境保護等領域的專家對整體打撈方案進行了四次專家論證。根據論證會的意見，方案制定者對方案進行了反復地優化和完善，并補充進行了大量模擬試驗和科學計算。2006年6月，《“南海1號”整體打撈及保護方案》最終獲得論證通過，專家們認為這一方案“設計指導思想正確、施工工藝先進、資料齊全、數據可靠、設計合理、結構完整，并以有關學科理論為依據，通過模擬試驗進行實踐，切實可行”。國家文物局認可了這一意見，并批準由廣東省文化廳組織實施“南海I號”的整體打撈工作。那么，怎樣實現“南海1號”整體打撈呢?簡單地講，整體打撈的基本思路就是把“南海1號”沉船、船載文物以及沉船周圍的泥沙按照原狀固定在特制的鋼箱內，將分散、易碎的文物一體化、一次性吊浮起運，放置到可人為控制的新水體環境進行發掘和保護。

整體打撈過程示意

整體打撈的基本思路就是把“南海1號”沉船。船載文物以及沉船周圍的泥沙按照原狀固定在特制的鋼箱內，將分散、易碎的文物一體化，一次性吊浮起運，放置到可人為控制的新水體環境進行發掘和保護。

(廣東省文物考古研究所供圖)

沉井 沉井是裝載“南海1號”的容器平面呈回字形結構由上下兩部分組合而成。為了保證下壓和起吊作業的安全設計者巧妙地構思了沉井的結構和附件。工程船以吊臂的主鉤吊起沉井并以兩組副鉤控制沉井平衡。同時用鋼纜固定沉井四角與水下錨點這樣沉井在下沉過程中就不會發生偏移。

壓載 沉井下沉到預定深度的任務需要通過靜壓完成，也就是把預制好的水泥沉塊依次平穩放置到沉井上部，通過加大沉井重量促使其逐漸下沉。因為采用了靜壓的方式沉井在下壓過程不會產生震動而且下沉速度相對均勻可以最大程度地保護已罩在沉井內的“南海1號”的安全。

沉箱 沉井下壓到位，后就要開始給沉井“封底”了也就是要變“沉井”為“沉箱”首先，工程師們需要在沉井兩側都挖出長30米寬40米、深8米底部平整的工作平面。然后給沉井安裝36根底托粱，底托梁每根5噸重，設計成中空結構，一端為方形，另一端為倒Y形。這樣的設計更能滿足密封性和穩定性的要求。待36根底托粱全部穿引成功上沉井也搖身一變，成為底部封閉的沉箱。然后，潛水員將先打開箱體外壁的泄沙孔，讓沉箱內壁的泥沙排出體外，減輕沉箱重量，再使用水下液壓切割工具將沉箱的上，下兩層分離而切割下來的下沉箱將永留海底。

吊浮 通過亞洲地區起重能力最大的“華天龍”起重船和“全潛駁”配合作業。全潛駁擁有可以下沉到海底任意指定深度然后再浮出海面的能力。用華天龍的巨臂將沉箱穩穩吊起然后慢慢放到潛入水中的駁船上，再操縱駁船平穩上升到海面。

(一)勘探·清理

2006年底，隨著國家文物局補助“南海1號”整體打撈的3000萬元經費到位，廣東省文化廳正式啟動了“南海1號”考古打撈工作。根據既定計劃，整體打撈工作的第一步是對沉船外圍的散落文物以及凝結物進行水下考古清理，為后面的沉井安放和整體起吊掃清“障礙”，保證沉船周邊文物不至于被遺失。為此，“南海1號”水下考古隊于2007年4月初，開始著手對“南海1號”沉沒海域進行高精度的水下聲納及淺地層剖面儀掃測，以便摸清沉船周邊的散落文物和凝結物分布狀態，為水下考古清理提供科學依據。為了獲得更大范圍內文物散落情況的信息，考古隊決定將方案中原先設定的以“南海1號”沉船為中心100米×100米的掃測范圍擴大到1000米×1000米。掃測結果顯示，“南海1號”周邊散落文物的分布情況與2001年以來歷次探摸情況相吻合：即距離沉船本體越遠的區域，散落文物和凝結物的數量越少。在聲納掃測圖像中，2007年2月抽泥定位時形成的凹坑清晰可見，沉船周邊約1米的范圍內存在少量船體殘塊及散落的船貨；稍遠區域(船舷外側1米～4米)基本不見“原生”狀態的文物，主要是1987年發現“南海1號”時，傾倒回海中的陶瓷器或金屬器碎片，以及由這些碎片形成的個體大小不一的凝結物；而沉船船舷外側5米以遠的區域，則基本不見散落文物和船體殘塊。淺地層剖面儀的掃測數據表明，沉船表面被平均厚度約1米的淤泥覆蓋，從泥面至船底的深度不超過5.1米(4月27日，天津水運工程科學技術研究所對沉船進行的淺地層掃測結果再次確證了這一數據)。

4月10日，12名水下考古人員乘坐廣州打撈局的南天柱號工作船達到“南海1號”所在海域，沉船外圍區域的考古清理工作正式開始。按照預定清理計劃，并參考水下掃測影像分析結果，考古隊決定將考古清理的范圍確定為船舷外側1米～5米區域(船舷外側1米以內區域的淤泥及文物將被固定在沉箱內，吊浮起運到廣東海上絲綢之路博物館的水晶宮中進行后續發掘)。水下考古清理方法以探方法進行，探方的長、寬尺寸根據清理區域的散落文物、凝結物的數量和分布范圍的具體情況而有所不同。探方發掘遵循考古地層學的由上至下，由晚及早逐層清理的原則。探方內淤泥的抽取工作使用了氣升式抽泥設備，這種設備主要通過在抽泥管口附近注入壓縮空氣，改變抽泥管內的壓力差，從而將抽泥管口附近的淤泥、貝殼以及細碎文物提升到水面進行過濾。為了保證個體較小的文物不會遺失，考古隊在抽泥管出口處懸掛金屬濾筐進行過濾，濾筐孔徑小于1平方厘米。由于本次工作期間，海水能見度在大多數時間都能保持在10厘米～20厘米，這樣的水質狀況為水下考古人員順利完成考古清理工作提供了較好的作業環境。隨著探方內的淤泥被逐漸抽出，個體較大的文物和凝結物慢慢展現在考古人員的眼前。在對這些遺物完成編號、繪圖和攝影等資料記錄工作后，那些散落文物和個體較小凝結物將由考古人員直接采集出水；而那些個體較大的凝結物則首先根據實際情況分別以網兜或者鋼纜綁縛牢固，然后在確認不會影響到“南海1號”安全的前提下吊出水面。

截至5月4日，“南海1號”外圍散落文物及凝結物的清理工作全部結束，共清理出各類文物137組近500件。出水文物的種類較為豐富，其中批量出水的瓷器以及鐵器可以確認為外銷貨物：瓷器主要來自景德鎮窯系、龍泉窯系以及福建若干窯口，包括影青瓷、青瓷、青白瓷和鉛綠釉的碗、盤、碟、壺以及大小不一、形態各異的粉盒、瓶等；鐵器主要為成摞、成捆的鐵鍋和鐵釘。其他種類的文物數量相對較少，不能確定是船貨還是船員的自用物品，包括鎏金龍紋飾物、金鐲、漆器和錫器等。清理出水大小不同的凝結物共129塊，最大的一塊長、寬都接近2米。值得關注的是，因為被淤泥覆蓋，不僅沉船的木質船體保存較好，本次考古清理中還發現了不少尚未炭化的有機質遺存，如植物種子和用來包扎貨物的篾片等。

為了防止文物在出水后因脫水過快所造成的損壞，考古隊針對不同文物的材質特點，采取了不同的初級保護措施。陶瓷器和漆木器一般直接用蒸餾水浸泡，以便把文物中所含的鹽份逐漸置換出來；對于受海水腐蝕程度較小的金器、銅質文物則在晾干后，放人密封袋內保存；那些體積大、不規則的凝結物以透氣遮陽布覆蓋，一天數次噴淋海水保持濕潤，當出水的凝結物積累到一定數量后，就集中運送到陽江市博物館專門修建的玻璃鋼水池中浸泡保護。

(二)沉井·壓載

要了解整體打撈，就不能不先介紹一下沉井。沉井是裝載“南海1號”的“容器”，平面呈“回”字形結構，全長35.7米、寬14.4米，自重550噸。沉井由上、下兩部分組合而成，其中上沉井高7.2米，下沉井高5米。為了保證下壓和起吊作業的安全，設計者巧妙地構思了沉井的結構和附件。首先是沉井的上、下層結構，之所以這樣設計，是防止沉井兩側淤泥開挖后，沉井外側壓力減小而導致的箱底淤泥受壓向外隆起的危險。同時，下沉井壁的下端被設計成內切的楔形，這樣不僅更加方便沉井下壓，而且可以防止沉井內部淤泥的受壓變形。其次是沉井的四壁采用了中空的“雙殼體結構”設計，即總厚度為1.2米的沉井壁面由兩層有“之”形鋼結構支撐的壁組成。這種結構一方面可以有效防止沉井壁在海水壓力下發生變形，另一方面可以利用中空的“壁”進行灌沙，加大沉井自重，加快沉井下沉到位。設計者還在上沉井外壁預留了兩排橢圓形的泄沙孔，當沉井壓載到位準備起吊前，就打開泄沙孔排出沉井壁中的泥沙，減輕沉井重量。再次是沉井外壁裝配了數十根“高壓旋噴定位管”，其作用是在沉井壓到位后，將特制的速凝水泥漿注入下沉井外側的淤泥中，使下沉井外側淤泥凝固變硬，這樣可以起到防止沉井繼續下沉和為穿底托梁提供較硬的“工作平臺”的作用。最后是沉井頂端半圓形吊點全部設計成向心結構，即這些吊點的方向均朝沉井頂部的中心點匯聚，可是使連接吊點和吊鉤的每條鋼纜均衡受力，起到保持沉井平穩起吊的作用。

沉井運抵打撈現場前，交通部天津水運工程科學技術研究所的超短基線定位系統已經調試完畢。這種代表國際最先進水下定位技術的設備由水面基站和水下信標組成，通過換算固定的水下DGPS信標、安裝在沉井四角的信標以及水面基站之間聲波的傳播時間，可以動態監控沉井與預定下壓位置的距離、沉井水平狀態和沉井在海水中深度的變化數據，而且系統測量誤差小于20厘米。

在沉井下沉過程中的動態監控和精確定位有了安全保證之后，工程技術人員抓住5月中旬前后海況條件絕佳的有利時機，決定采用備用的沉井安放方案，即不先打定位樁而直接沉放沉井。為保證萬無一失，廣州打撈局使用了具有900噸吊力的“南天龍”號工程船，以吊臂的主鉤吊起沉井，并以兩組副鉤控制沉井平衡。同時，用鋼纜固定沉井四角與水下錨點，這樣沉井在下沉過程中就不會發生偏移。一切準備就緒之后，沉井的安放工作于5月17日上午正式開始，六個多小時后沉井下沉到預定位置。經潛水員下水測量、探摸，沉井定位準確、姿態平衡，并且由于自身重量的原因，沉井的下端已經沉到淤泥面以下約1.5米深處。

沉井下沉到預定深度的任務需要通過靜壓完成，也就是把預制好的水泥沉塊依次平穩放置到沉井上部，通過加大沉井重量促使其逐漸下沉。因為采用了靜壓的方式，沉井在下壓過程不會產生震動而且下沉速度相對均勻，可以最大程度保護已罩在沉井內的“南海1號”的安全。此時，仍然可以通過沉井四角的信標監控其三維的狀態，一旦發現不均勻沉降現象產生，將通過及時調整水泥沉塊位置的方法使沉井恢復水平狀態。

(三)沉箱·吊浮

沉井下壓到位后，就要開始給沉井“封底”了，也就是要變“沉井”為“沉箱”。首先，工程師們需要為這種“變形”創造一個適合的工作平面，也就是挖除上沉井外側的淤泥層。挖泥工作從沉井外側30米處開始，逐漸向沉井靠近。為了保證沉井兩層淤泥的均勻泄壓和沉降，在沉井一側挖走2米厚的淤泥層后，把挖泥船移至沉井另一側，同樣從外側30米處由遠及近，挖掉厚約4米的淤泥。然后再換回先前那一側，繼續挖出厚約4米的一層淤泥。如此循環，直至沉井兩側都挖出長30米、寬40米、深8米，底部平整的工作平面。為防止挖泥抓斗碰撞沉井造成損壞，抓斗上設有信標，可以對每次挖泥作業進行精確定位。靠近沉井壁的淤泥不用抓斗清除，而改用氣升式抽泥法，用抽泥管將淤泥移開。

接下來的工作是給沉井安裝底托梁，這是整個“南海1號”打撈過程中技術難度最大的一個環節。可別小看了這些底托梁，它們也是經過精心設計的。底托梁共36根，每根長14.48米、寬0.8米，每根重量約為5噸，設計成中空結構，一端為方形，另一端為倒Y形。這樣的設計使得底托梁在穿越上沉井下部后，能夠與沉井壁緊密契合，更能滿足密封性和穩定性的要求。底托梁的穿引工作由牽引鋼絲繩和水下液壓拉合千斤頂配合完成，可以提供約150噸的牽引力。底托梁的倒Y形開又部同時還裝配了高壓水噴淋系統，一旦在底托梁穿引過程中遇到的淤泥阻力過大，將啟用高壓水沖開淤泥，減少摩擦阻力。待36根底托梁全部穿引成功，上沉井也“搖身一變”，成為底部封閉的沉箱。然后，潛水員將先打開箱體外壁的泄沙孔，讓沉箱內壁的泥沙排出“體外”，減輕沉箱重量；再使用水下液壓切割工具，將沉箱的上、下兩層分離，而切割下來的下沉箱就將作為承載著中國水下考古歷史的獨特“印記”永留海底。

把“南海1號”及其周圍泥沙穩妥固定起來的沉箱現在已經穩穩地矗立在海底了，但是怎么把這個巨大的沉箱安全吊起，仍是一個不小的難題。即使有海水的浮力，沉箱在水下的重量也將達到三千多噸，而一旦吊出海面，沉箱的重量將會大大超過四千噸，普通起重船根本無法吊起這樣的“龐然大物”。為了完成這一艱巨的任務，廣州打撈局精心準備了兩件“利器”。其一是“華天龍”起重船，這條巨輪總長度為175米、寬48米，船底到主甲板的高度將近17米，今年4月剛剛在上海建造完成。這條投資6億元巨款打造的“起重航母”，可以進行360。全回轉起吊，起重能力達4000噸，是目前亞洲地區起重能力最大的新型船舶。可以在七級大風、2.5米浪高的海洋環境中維持正常作業。華天龍的起重能力完全可以滿足沉箱在不出海面狀態下的起吊要求；其二是全潛駁，它承擔著將沉箱“托”出海面并運送到廣東海上絲綢之路博物館“水晶宮”中的任務。所謂的全潛駁，顧名思義這條駁船擁有可以下沉到海底任意指定深度，然后再浮出海面的能力。用“華天龍”的巨臂將沉箱穩穩吊起，然后慢慢放到潛入水中的駁船上，再操縱駁船平穩上升到海面。全潛駁中部有特制的鋼結構板架，板架形狀與沉箱底部結構吻合。同時，板架表面還覆蓋著一層橡膠，當沉箱被放置到板架上時，將會把橡膠緊緊壓在板架上，可以滿足對沉箱底部進行密封的設計要求，防止沉箱內發生海水、淤泥的泄漏，以及由此造成的對“南海1號”船體的擠壓損壞。有了這些技術和設備，完全可以解決將巨型沉箱安全“托舉”到海面所面臨的各項技術難題。

在拖輪的牽引護航下，裝載著沉箱和“南海1號”的全潛駁將被緩緩拉向陽江海陵島的十里銀灘。在那片潔白的沙灘上，新建成的廣東海上絲綢之路博物館就像一個美麗的“洞房”，正在靜靜地等候著“新娘”的到來。