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當一艘沉睡水底150余年的木質古船脆弱如酥餅,當渾濁急流令潛水員寸步難行,傳統打撈“硬干”的路子行不通,如何讓珍貴的文物不再沉睡水底?答案是:把沉船連同原生淤泥完整帶出水面,“抱”上來!由交通運輸部上海打撈局周東榮團隊牽頭研發的“沉船高效無損整體救助打撈關鍵技術及應用”榮獲2025上海市科技進步一等獎。這套全球首創的中國方案,以“長江口二號”古船整體打撈為標志性成果,讓我國水下打撈技術實現領跑。
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船底穿梁,把古船連泥“抱”起來
“長江口二號”沉睡水下150余年,是國內體量最大、保存最完整的清代木質商船之一。但對打撈團隊來說,遠不是一件可以直接吊起的“重物”。
長江口水流急、含沙量高,水下可視距離不足,泥沙回淤快;木質古船長期埋藏水下,船體脆弱,任何直接觸碰、擠壓或泥沙擾動,都可能造成不可逆損傷。對水下考古來說,古船周邊淤泥、船艙遺存同樣記錄著歷史信息;若先清淤、分段、起吊,可能破壞原生狀態,也讓細小文物流失。傳統打撈方法全部走不通,周東榮團隊必須從零研發新的整體打撈技術。
不接觸文物,最大程度保留完整信息,團隊決定連泥帶船整個“端”上來。他們將盾構隧道、水下圍堰、大型沉船打撈多種成熟技術揉在一起重新改造,設計制造了“水下反向盾構拱形兜籠”。周東榮解釋,地鐵盾構通常向前挖隧道,而打撈古船時,團隊在船底下方橫向掘進一圈圈弧形拱,鋼梁始終處在船體下方,只置換底層泥土,避免刮擦、擠壓古船。
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兩端固定鋼框架沉放到位后,22 根百噸級弧形梁逐根泥下貫通,梁體依靠防水鎖扣相互咬合,拼接閉合精度控制至毫米級,如同拱橋拱片分段拼接,共同組合形成密閉半圓沉箱,再由打撈起重裝備整體提升。
這樣一來,古船、江水和包裹船體的原生淤泥被整體封閉在鋼結構殼體內。每一根弧形梁的位置、姿態和鎖扣狀態,都會影響后續梁體能否順利咬合。“從頭到尾不碰船體、不擾動文物,完整保留沉船周邊原始泥沙地層。”周東榮說。
水下“圍護”只是第一步。古船被沉箱包住后,還要整體離底、平穩起浮、長距離運輸等,任何一個環節姿態失衡,都可能影響船體和內部文物安全。為此,團隊配套研發了無損離底起浮運輸技術,并使用專業打撈工程船“奮力”輪承擔整體提升、運輸和卸放任務,減少工序,也降低了文物和人員安全風險。
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在起浮和運輸階段,沉箱內部裝著古船、江水和淤泥,整體重量大、姿態控制要求高。團隊通過豎向液壓同步提升和智慧打撈管控系統,對鋼絞線受力、沉船姿態、提升荷載和水文環境等關鍵指標進行實時監測。對現場指揮來說,屏幕上的每一次數據變化,都關系到古船能否平穩離底、平穩航行、平穩落座。
創新在一線磨出來
早期文物打撈依賴潛水員手工完成,如今弧形梁頂推、水下密封、監測等關鍵環節都可以依靠遠程智能操控設備;圍護結構的造型、尺寸,也在試驗和工程應用中持續優化。
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創新并不輕松。工程不是把一個設備放進水里就能完成,而是要讓結構、泥沙、水流、船體狀態和提升系統在同一套方案中穩定運行。每一次仿真、模型試驗、設備調試和船上值守,都是為了把風險盡量消化在正式作業之前。最終,在“長江口二號”打撈過程中,即使面對臺風、冷空氣、急流、渾水和回淤等多重挑戰,僅用2個多月就成功打撈出古船。
這項成果還形成了無損離底起浮運輸、零泄漏除危疏浚等技術,適用于古船打撈、危化品船處置和礙航沉船清障等任務。這些任務的共同目標,是在復雜水下環境中兼顧安全、效率、環保和保護要求。
從古船保護到應急救撈,應用場景不同,底層要求卻相通:水下環境不可見、不可控因素多,作業一旦失誤,后果可能從文物損傷擴大到航道受阻、污染擴散。項目形成的“探測—決策—作業—管控”技術體系,使打撈不再主要依賴經驗和人力冒險,把復雜水下工程納入系統化、裝備化、數字化流程。
原標題:《連泥帶船“抱”上來!上海打撈局團隊破解古船無損打撈難題|上海市科技獎》
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