最硬核打捞工艺，护古船破浪而出

　　“长江口二号”古船整体打捞迁移工程的启动，令世界为之瞩目。这个称得上规模恢弘的古船考古与文物保护项目，在世界上首次采用了“弧形梁非接触文物整体迁移技术”，是“史上最硬核”的第五代打捞工艺，集当今最先进的技术路线、设备制造等于一体，引发人们的高度关注。

　　“弧形梁非接触文物整体迁移技术”究竟是怎样了不得的黑科技？有何特别之处，具体怎么操作？为什么要采用这种前所未有的打捞技术，对古船考古与文物保护能起到什么作用？本文将一一揭秘。

量身定制打捞方案

　　从2015年到2018年，历时3年，在国家文物局的牵头、支持和上海文保部门的努力下，经过多次水下探摸和对部分出水文物的鉴定后，长江口二号古船的重大文物价值终于确定，对于这艘古船的打捞也被提到了议事日程上。

　　由于“长江口二号”古船受水流冲刷严重，船体面临严重安全威胁。自2019年以来，上海市文保部门在沉船的前方投下了不少每个重达1吨的尼龙“吨袋”，筑起一前一后两道防护墙以减缓水流对沉船的冲刷。上海市文物局副局长褚晓波说：“但实地监测发现，头一年投下去的‘吨袋’没多久就散架后被水流冲走了，而沉船的倾斜度正在逐年加大。这意味着如再不打捞，船体就有可能在水流的冲刷下倾覆、散架！”

　　考古专家们的意见是：必须尽快打捞。上海市文物局在充分听取专家意见，评估沉船面临的风险后，决定对“长江口二号”古船采取整体打捞的方式，最大程度保护好这一珍贵的水下文化遗产。具体操作打捞沉船的重任，落在交通运输部上海打捞局肩上。

　　在前期对“长江口二号”古船的水下探摸工作中，上海打捞局也参与其中，为古船位置和价值的探明做出了突出贡献。作为目前中国最大的抢险救助打捞专业单位之一，上海打捞局曾出色完成了不胜枚举的海上环境和财产救助、沉船沉物打捞清障，以及难船存油、溢油的应急清除、突发事件抢险救难任务，具有极其丰富的沉船打捞经验，可以说是我国乃至世界上沉船打捞领域响当当的“第一梯队”。

　　2017年将韩国“世越号”沉船打捞出水，是上海打捞局进行的一次全球瞩目的打捞行动。当年3月25日，经过连续590天奋战，在位于韩国西南海面上，上海打捞局通过实施“钢梁托底”整体起浮技术，成功地让沉没近三年的韩国“世越号”从44米深海下重见天日。

　　在韩国“世越”号沉船打捞过程中，上海打捞局探索研发了一系列新技术，如在坚硬海底穿引钢索或钢梁技术，适用于沉船舱室不规则空间的气囊浮力提升技术，具有升沉补偿功能的沉船整体液压同步提升技术，以及在沉船打捞作业时水面船舶、提升系统及水下沉船间的耦合运动及风险控制策略等，实现了大吨位沉船打捞技术的新突破。

　　打捞数千上万吨的钢铁沉船对上海打捞局来说不在话下，但对于“长江口二号”这样的木制古沉船进行保护性整体打捞，却是个精细的“瓷器活”。

　　这是宋代古沉船“南海一号”整体打捞出水之后，救捞系统参与的又一项大型水下文物考古行动。15年前在广东阳江海域对“南海一号”的打捞，负责具体操作的广州打捞局，世界首创地为“南海一号”量身定做了“沉井”铁箱，把“沉井”沉入海底，罩住沉船与其周围淤泥，从铁箱中间两侧穿引36根托底钢梁，每两根钢梁之间还插入保泥钢板。打捞时，将沉船、文物和淤泥装入沉箱，一体化、一次性地吊离海底，运至广东海丝馆外围海滩的临时码头。

　　虽然有“南海一号”古沉船打捞的案例在前，但是方案却无法复制在“长江口二号”上。

　　上海打捞局周东荣副局长介绍说，如果采用常规的水下沉船打捞技术，潜水员必须钻到“长江口二号”古船底下人工打洞，在沉船底部贯穿钢缆。这种方式容易发生塌方，对潜水员生命安全和古船结构安全造成威胁。长江口水质也非常特殊，属于浑水，且泥沙回淤量极大。即使潜水员完成水下打洞，在短时间内泥沙又会迅速回填，令水下打捞成为不可能完成的任务。由于“长江口二号”古船处于长江入海口的特殊水文环境，水流急、河床淤积快，且相邻航道运输繁忙，也无法采用围堰开挖或底部穿越钢索形成的沉箱方式。

　　这些客观因素，造成了对“长江口二号”整体打捞迁移的难度，比2007年整体打捞“南海一号”的难度更大。但只有整体打捞才能确保实现文物部门提出的古船安全性、完整性和原生性的要求。

　　如何确保古船安全、完整地打捞出水，而又不扰动周围泥沙给古船带去二次损伤，对文物保护和打捞人员来说是个考验。面对这一世界性难题，作为曾经圆满完成“桑吉”轮救援及水下抽油、南太平洋“鹦鹉号”、韩国“世越号”等世界级打捞工程的上海打捞局，再度发挥了迎难而上科技创新的精神，组织上海隧道公司和上海电气核电集团等科研团队开展联合攻关，最终拿出了世界首创的打捞技术方案——“弧形梁非接触式文物整体迁移技术”。可以说，这套科技含量高、对文物保护程度最大的打捞方案，是在特殊环境条件倒逼之下，为“长江口二号”古船量身定制的。

打捞装置精度达到毫米级

　　“弧形梁非接触式文物整体迁移技术”，被称为“世界第五代打捞技术”。这套为“长江口二号”古船量身定制的打捞方案，将在沉船下的河床里打入22根全钢结构的弧形梁，形成一个长51米、宽19米、高9米的弧形沉箱，每根弧形梁及端板与古船体的距离都在2米以上，古船和包裹着它的泥沙、海水将使沉箱的总重量达到近1万吨。

　　该技术特别结合了核电弧形梁加工工艺、隧道盾构掘进工艺、沉管隧道对接工艺，并运用液压同步提升技术、综合监控系统等目前全球最为先进的高新技术。同时，这些技术也是首次应用于文物保护和考古领域。

　　据了解，22根专门制造的弧形梁，顶部是威力强劲的隧道盾构掘进装置，尾部搭载具备400吨巨大推力的隧道盾构推进装置，这个装置可以从古沉船底部快速掘进，就像挖掘地铁隧道一样，击穿长江口海底厚厚的泥沙甚至岩石杂物。

　　“用造隧道的技术来打捞水下沉船，这在全世界水下考古中还是第一次。依赖我国的高端制造能力，这样的高科技方案可以最大限度地保护水下文化遗产的原生性和完整性，保障文物安全。”褚晓波说。

　　打捞装置的弧形梁的直径为19米，一根弧形梁重达70吨，发射架重达150吨，对加工的技术精度要求极高。按照设计要求，海上作业时，发射架要将弧形梁从它内部顶进河床。这对发射架和弧形梁的同心度要求极高，精度要求必须达到0.5毫米，如果达不到精度要求，弧形梁就会在发射架内被“卡死”，无法顺利顶进作业。

　　上海电气核电集团2021年9月正式接到了建造弧形梁、发射架和端板等打捞装置主体结构的任务，因为如此高精度的构件，唯有核电集团高端装备工程事业部的车铣设备可以加工。

　　上海电气核电集团曾多次为上海隧道制造超大直径的盾构主要部件，技术并不陌生，但制造用于海上作业的弧形梁和发射架还是首次。核电集团高端装备工程事业部总经理助理曹巍介绍说，加工的端板直径达19米，但立铣车床底盘的直径只有10米，要在“小托盘”上加工“大家伙”，这“找正”的要求很高。为了满足加工件“找正”的要求，他们专门设计制造了重达80吨的工装，克服了大型回转工件的机加工难题，圆满地完成了加工任务。

　　2021年12月底，加工完成的端板、弧形梁等装置加工完成，运往长江口。12月23日，1：1海上等比例试验在上海打捞局的“大力号”打捞工程船上正式启动。“大力号”是一艘海上自航浮吊船，臂合力很大，可达6000吨，具有起吊能力大、跨距远等优点，参与过国内外多项重大工程建设和应急打捞任务，在举世瞩目的“世越号”打捞中和在2003年的东海大桥建设中，“大力号”都曾大显身手。

　　为了确保新技术的可行性，上海打捞局在2021年1月和10月已经进行了两次1∶10的缩比试验，均获得成功。“1∶10模型试验验证弧形梁方案可行，等比例试验是同等工况环境条件下的实际验证，以证明设备性能、施工工艺安全可靠，从而充分保障古船文物的安全。”上海打捞局项目工程师朱小东说。

　　2022年1月26日上午，海上等比例试验开始挑战整体起吊。这次试验能否成功，直接关系着打捞方案的成败。

　　长江口进行打捞作业，窗口期是最大的限制因素之一，这天中午11时许，水面和水下环境相对平稳，就是一个难得的短暂窗口。所有参与试验的人员都紧张注视着吊索与水面，紧盯着端板的渗水、渗沙情况。随着主吊钩带动左右各四根吊索缓缓提升，端板缓缓上提，过程十分平稳。试验装置顺利起吊并放置后，经过测量，试验装置出水后总重增加至1200吨，实现了打捞物+周边环境物（水、沙、文物等）“滴水不漏”的目标，完全可以最大程度保护水下文化遗产的原生性和完整性，保障文物安全。

打捞过程犹如“抓娃娃”

　　在3月2日“长江口二号”古船打捞工程在上海外高桥码头正式启动后，根据项目进度计划，正式打捞或将在盛夏来临前开启，有望在今年年内完成打捞与迁移任务。

　　据介绍，“长江口二号”古船的整体打捞过程将分为四个步骤。在这一过程中，打捞设备完全不接触水下文物，而且将古船周围蕴含丰富信息量的考古遗址一并打捞出水。

　　第一步，打捞人员从打捞船上把端板顶梁组合体吊入长江口水下，沉入泥中预设位置。

　　第二步，打捞船将在端板顶梁组合体安装顶进发射机架，驱动在古船上方安装好的22根巨大弧形梁从水下旋转到泥下，穿过厚积的泥沙甚至岩石，从“长江口二号”古船底部穿过，把预计重达8000余吨的船体和水下考古遗址“连泥带水”全部包住“抓入怀中”。

　　第三步，22根弧形梁将与泥面上的顶梁一一连接、全部扣紧。此时，“长江口二号”古船将被这副由弧形梁和顶梁共同构成的“钢架铁骨”完全包裹。由于弧形梁的制造精密度误差仅在毫米级别，预计弧形梁泥下合龙之后，不仅可以确保“长江口二号”古船“无恙”，还要争取“连泥带水不漏”。

　　第四步，打捞人员在全面检验装置整体密封性能后，将“长江口二号”古船整体吊起。

　　对于这史无前例的古沉船打捞创新方案，有专家将其整个过程，形象地比喻为“抓娃娃”，22根“巨无霸”弧形梁，就像是那“抓娃娃”的机械手。

　　上海打捞局还为运送“长江口二号”古船研制了一艘中部开口的打捞工程船，褚晓波将这艘量身定制的工程船形象地比喻为“袋鼠妈妈”。古船一旦打捞出水，就会被迅速提升到这艘特制的打捞工程船上，嵌入其敞开的船舱内部。

　　随后，这艘“袋鼠妈妈”工程船将怀抱“长江口二号”古船驶往位于上海杨浦滨江的上海船厂旧址1号船坞。未来，考古人员将在这里逐步探索“长江口二号”古船的更多秘密。（撰稿 阿晖）