最硬核打撈工藝，護古船破浪而出

阿暉

2022年3月2日，“長江口二號”古船正式開始打撈。打撈啟動儀式在上海外高橋碼頭舉行。“長江口二號”古船考古與文物保護工作同時啟動。

“長江口二號”古船整體打撈遷移工程的啟動，令世界為之矚目。這個稱得上規模恢弘的古船考古與文物保護項目，在世界上首次采用了“弧形梁非接觸文物整體遷移技術”，是“史上最硬核”的第五代打撈工藝，集當今最先進的技術路線、設備制造等于一體，引發人們的高度關注。

“弧形梁非接觸文物整體遷移技術”究竟是怎樣了不得的黑科技？有何特別之處，具體怎么操作？為什么要采用這種前所未有的打撈技術，對古船考古與文物保護能起到什么作用？本文將一一揭秘。

從2015年到2018年，歷時3年，在國家文物局的牽頭、支持和上海文保部門的努力下，經過多次水下探摸和對部分出水文物的鑒定后，長江口二號古船的重大文物價值終于確定，對于這艘古船的打撈也被提到了議事日程上。

由于“長江口二號”古船受水流沖刷嚴重，船體面臨嚴重安全威脅。自2019年以來，上海市文保部門在沉船的前方投下了不少每個重達1噸的尼龍“噸袋”，筑起一前一后兩道防護墻以減緩水流對沉船的沖刷。上海市文物局副局長褚曉波說：“但實地監測發現，頭一年投下去的‘噸袋’沒多久就散架后被水流沖走了，而沉船的傾斜度正在逐年加大。這意味著如再不打撈，船體就有可能在水流的沖刷下傾覆、散架！”

考古專家們的意見是：必須盡快打撈。上海市文物局在充分聽取專家意見，評估沉船面臨的風險后，決定對“長江口二號”古船采取整體打撈的方式，最大程度保護好這一珍貴的水下文化遺產。具體操作打撈沉船的重任，落在交通運輸部上海打撈局肩上。

在前期對“長江口二號”古船的水下探摸工作中，上海打撈局也參與其中，為古船位置和價值的探明做出了突出貢獻。作為目前中國最大的搶險救助打撈專業單位之一，上海打撈局曾出色完成了不勝枚舉的海上環境和財產救助、沉船沉物打撈清障，以及難船存油、溢油的應急清除、突發事件搶險救難任務，具有極其豐富的沉船打撈經驗，可以說是我國乃至世界上沉船打撈領域響當當的“第一梯隊”。

2017年將韓國“世越號”沉船打撈出水，是上海打撈局進行的一次全球矚目的打撈行動。當年3月25日，經過連續590天奮戰，在位于韓國西南海面上，上海打撈局通過實施“鋼梁托底”整體起浮技術，成功地讓沉沒近三年的韓國“世越號”從44米深海下重見天日。

韓國全羅南道木浦新港，“世越”號沉船船體。

在韓國“世越”號沉船打撈過程中，上海打撈局探索研發了一系列新技術，如在堅硬海底穿引鋼索或鋼梁技術，適用于沉船艙室不規則空間的氣囊浮力提升技術，具有升沉補償功能的沉船整體液壓同步提升技術，以及在沉船打撈作業時水面船舶、提升系統及水下沉船間的耦合運動及風險控制策略等，實現了大噸位沉船打撈技術的新突破。

打撈數千上萬噸的鋼鐵沉船對上海打撈局來說不在話下，但對于“長江口二號”這樣的木制古沉船進行保護性整體打撈，卻是個精細的“瓷器活”。

打撈數千上萬噸的鋼鐵沉船對上海打撈局來說不在話下，但對于“長江口二號”這樣的木制古沉船進行保護性整體打撈，卻是個精細的“瓷器活”。

這是宋代古沉船“南海一號”整體打撈出水之后，救撈系統參與的又一項大型水下文物考古行動。15年前在廣東陽江海域對“南海一號”的打撈，負責具體操作的廣州打撈局，世界首創地為“南海一號”量身定做了“沉井”鐵箱，把“沉井”沉入海底，罩住沉船與其周圍淤泥，從鐵箱中間兩側穿引36根托底鋼梁，每兩根鋼梁之間還插入保泥鋼板。打撈時，將沉船、文物和淤泥裝入沉箱，一體化、一次性地吊離海底，運至廣東海絲館外圍海灘的臨時碼頭。

雖然有“南海一號”古沉船打撈的案例在前，但是方案卻無法復制在“長江口二號”上。

上海打撈局周東榮副局長介紹說，如果采用常規的水下沉船打撈技術，潛水員必須鉆到“長江口二號”古船底下人工打洞，在沉船底部貫穿鋼纜。這種方式容易發生塌方，對潛水員生命安全和古船結構安全造成威脅。長江口水質也非常特殊，屬于渾水，且泥沙回淤量極大。即使潛水員完成水下打洞，在短時間內泥沙又會迅速回填，令水下打撈成為不可能完成的任務。由于“長江口二號”古船處于長江入海口的特殊水文環境，水流急、河床淤積快，且相鄰航道運輸繁忙，也無法采用圍堰開挖或底部穿越鋼索形成的沉箱方式。

這些客觀因素，造成了對“長江口二號”整體打撈遷移的難度，比2007年整體打撈“南海一號”的難度更大。但只有整體打撈才能確保實現文物部門提出的古船安全性、完整性和原生性的要求。

如何確保古船安全、完整地打撈出水，而又不擾動周圍泥沙給古船帶去二次損傷，對文物保護和打撈人員來說是個考驗。面對這一世界性難題，作為曾經圓滿完成“桑吉”輪救援及水下抽油、南太平洋“鸚鵡號”、韓國“世越號”等世界級打撈工程的上海打撈局，再度發揮了迎難而上科技創新的精神，組織上海隧道公司和上海電氣核電集團等科研團隊開展聯合攻關，最終拿出了世界首創的打撈技術方案——“弧形梁非接觸式文物整體遷移技術”。可以說，這套科技含量高、對文物保護程度最大的打撈方案，是在特殊環境條件倒逼之下，為“長江口二號”古船量身定制的。

“創立”號遠洋救助打撈船模型。

長江口二號古船整體遷移項目弧線梁系統。攝影/ 王凱

“弧形梁非接觸式文物整體遷移技術”，被稱為“世界第五代打撈技術”。這套為“長江口二號”古船量身定制的打撈方案，將在沉船下的河床里打入22根全鋼結構的弧形梁，形成一個長51米、寬19米、高9米的弧形沉箱，每根弧形梁及端板與古船體的距離都在2米以上，古船和包裹著它的泥沙、海水將使沉箱的總重量達到近1萬噸。

該技術特別結合了核電弧形梁加工工藝、隧道盾構掘進工藝、沉管隧道對接工藝，并運用液壓同步提升技術、綜合監控系統等目前全球最為先進的高新技術。同時，這些技術也是首次應用于文物保護和考古領域。

據了解，22根專門制造的弧形梁，頂部是威力強勁的隧道盾構掘進裝置，尾部搭載具備400噸巨大推力的隧道盾構推進裝置，這個裝置可以從古沉船底部快速掘進，就像挖掘地鐵隧道一樣，擊穿長江口海底厚厚的泥沙甚至巖石雜物。

“用造隧道的技術來打撈水下沉船，這在全世界水下考古中還是第一次。依賴我國的高端制造能力，這樣的高科技方案可以最大限度地保護水下文化遺產的原生性和完整性，保障文物安全。”褚曉波說。

打撈裝置的弧形梁的直徑為19米，一根弧形梁重達70噸，發射架重達150噸，對加工的技術精度要求極高。按照設計要求，海上作業時，發射架要將弧形梁從它內部頂進河床。這對發射架和弧形梁的同心度要求極高，精度要求必須達到0.5毫米，如果達不到精度要求，弧形梁就會在發射架內被“卡死”，無法順利頂進作業。

上海電氣核電集團2021年9月正式接到了建造弧形梁、發射架和端板等打撈裝置主體結構的任務，因為如此高精度的構件，唯有核電集團高端裝備工程事業部的車銑設備可以加工。

上海電氣核電集團曾多次為上海隧道制造超大直徑的盾構主要部件，技術并不陌生，但制造用于海上作業的弧形梁和發射架還是首次。核電集團高端裝備工程事業部總經理助理曹巍介紹說，加工的端板直徑達19米，但立銑車床底盤的直徑只有10米，要在“小托盤”上加工“大家伙”，這“找正”的要求很高。為了滿足加工件“找正”的要求，他們專門設計制造了重達80噸的工裝，克服了大型回轉工件的機加工難題，圓滿地完成了加工任務。

“長江口二號”古船打撈工程在上海外高橋碼頭正式啟動后，根據項目進度計劃，正式打撈或將在盛夏來臨前開啟，有望在今年年內完成打撈與遷移任務。

2021年12月底，加工完成的端板、弧形梁等裝置加工完成，運往長江口。12月23日，1：1海上等比例試驗在上海打撈局的“大力號”打撈工程船上正式啟動。“大力號”是一艘海上自航浮吊船，臂合力很大，可達6000噸，具有起吊能力大、跨距遠等優點，參與過國內外多項重大工程建設和應急打撈任務，在舉世矚目的“世越號”打撈中和在2003年的東海大橋建設中，“大力號”都曾大顯身手。

為了確保新技術的可行性，上海打撈局在2021年1月和10月已經進行了兩次1∶10的縮比試驗，均獲得成功。“1∶10模型試驗驗證弧形梁方案可行，等比例試驗是同等工況環境條件下的實際驗證，以證明設備性能、施工工藝安全可靠，從而充分保障古船文物的安全。”上海打撈局項目工程師朱小東說。

2022年1月26日上午，海上等比例試驗開始挑戰整體起吊。這次試驗能否成功，直接關系著打撈方案的成敗。

長江口進行打撈作業，窗口期是最大的限制因素之一，這天中午11時許，水面和水下環境相對平穩，就是一個難得的短暫窗口。所有參與試驗的人員都緊張注視著吊索與水面，緊盯著端板的滲水、滲沙情況。隨著主吊鉤帶動左右各四根吊索緩緩提升，端板緩緩上提，過程十分平穩。試驗裝置順利起吊并放置后，經過測量，試驗裝置出水后總重增加至1200噸，實現了打撈物+周邊環境物（水、沙、文物等）“滴水不漏”的目標，完全可以最大程度保護水下文化遺產的原生性和完整性，保障文物安全。

在3月2日“長江口二號”古船打撈工程在上海外高橋碼頭正式啟動后，根據項目進度計劃，正式打撈或將在盛夏來臨前開啟，有望在今年年內完成打撈與遷移任務。

據介紹，“長江口二號”古船的整體打撈過程將分為四個步驟。在這一過程中，打撈設備完全不接觸水下文物，而且將古船周圍蘊含豐富信息量的考古遺址一并打撈出水。

第一步，打撈人員從打撈船上把端板頂梁組合體吊入長江口水下，沉入泥中預設位置。

第二步，打撈船將在端板頂梁組合體安裝頂進發射機架，驅動在古船上方安裝好的22根巨大弧形梁從水下旋轉到泥下，穿過厚積的泥沙甚至巖石，從“長江口二號”古船底部穿過，把預計重達8000余噸的船體和水下考古遺址“連泥帶水”全部包住“抓入懷中”。

第三步，22根弧形梁將與泥面上的頂梁一一連接、全部扣緊。此時，“長江口二號”古船將被這副由弧形梁和頂梁共同構成的“鋼架鐵骨”完全包裹。由于弧形梁的制造精密度誤差僅在毫米級別，預計弧形梁泥下合龍之后，不僅可以確保“長江口二號”古船“無恙”，還要爭取“連泥帶水不漏”。

第四步，打撈人員在全面檢驗裝置整體密封性能后，將“長江口二號”古船整體吊起。

對于這史無前例的古沉船打撈創新方案，有專家將其整個過程，形象地比喻為“抓娃娃”，22根“巨無霸”弧形梁，就像是那“抓娃娃”的機械手。

上海打撈局還為運送“長江口二號”古船研制了一艘中部開口的打撈工程船，褚曉波將這艘量身定制的工程船形象地比喻為“袋鼠媽媽”。古船一旦打撈出水，就會被迅速提升到這艘特制的打撈工程船上，嵌入其敞開的船艙內部。

隨后，這艘“袋鼠媽媽”工程船將懷抱“長江口二號”古船駛往位于上海楊浦濱江的上海船廠舊址1號船塢。未來，考古人員將在這里逐步探索“長江口二號”古船的更多秘密。