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当一艘沉睡水底150余年的木质古船脆弱如酥饼,当浑浊急流令潜水员寸步难行,传统打捞“硬干”的路子行不通,如何让珍贵的文物不再沉睡水底?答案是:把沉船连同原生淤泥完整带出水面,“抱”上来!由交通运输部上海打捞局周东荣团队牵头研发的“沉船高效无损整体救助打捞关键技术及应用”荣获2025上海市科技进步一等奖。这套全球首创的中国方案,以“长江口二号”古船整体打捞为标志性成果,让我国水下打捞技术实现领跑。
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船底穿梁,把古船连泥“抱”起来
“长江口二号”沉睡水下150余年,是国内体量最大、保存最完整的清代木质商船之一。但对打捞团队来说,远不是一件可以直接吊起的“重物”。
长江口水流急、含沙量高,水下可视距离不足,泥沙回淤快;木质古船长期埋藏水下,船体脆弱,任何直接触碰、挤压或泥沙扰动,都可能造成不可逆损伤。对水下考古来说,古船周边淤泥、船舱遗存同样记录着历史信息;若先清淤、分段、起吊,可能破坏原生状态,也让细小文物流失。传统打捞方法全部走不通,周东荣团队必须从零研发新的整体打捞技术。
不接触文物,最大程度保留完整信息,团队决定连泥带船整个“端”上来。他们将盾构隧道、水下围堰、大型沉船打捞多种成熟技术揉在一起重新改造,设计制造了“水下反向盾构拱形兜笼”。周东荣解释,地铁盾构通常向前挖隧道,而打捞古船时,团队在船底下方横向掘进一圈圈弧形拱,钢梁始终处在船体下方,只置换底层泥土,避免刮擦、挤压古船。
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两端固定钢框架沉放到位后,22 根百吨级弧形梁逐根泥下贯通,梁体依靠防水锁扣相互咬合,拼接闭合精度控制至毫米级,如同拱桥拱片分段拼接,共同组合形成密闭半圆沉箱,再由打捞起重装备整体提升。
这样一来,古船、江水和包裹船体的原生淤泥被整体封闭在钢结构壳体内。每一根弧形梁的位置、姿态和锁扣状态,都会影响后续梁体能否顺利咬合。“从头到尾不碰船体、不扰动文物,完整保留沉船周边原始泥沙地层。”周东荣说。
水下“围护”只是第一步。古船被沉箱包住后,还要整体离底、平稳起浮、长距离运输等,任何一个环节姿态失衡,都可能影响船体和内部文物安全。为此,团队配套研发了无损离底起浮运输技术,并使用专业打捞工程船“奋力”轮承担整体提升、运输和卸放任务,减少工序,也降低了文物和人员安全风险。
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在起浮和运输阶段,沉箱内部装着古船、江水和淤泥,整体重量大、姿态控制要求高。团队通过竖向液压同步提升和智慧打捞管控系统,对钢绞线受力、沉船姿态、提升荷载和水文环境等关键指标进行实时监测。对现场指挥来说,屏幕上的每一次数据变化,都关系到古船能否平稳离底、平稳航行、平稳落座。
创新在一线磨出来
早期文物打捞依赖潜水员手工完成,如今弧形梁顶推、水下密封、监测等关键环节都可以依靠远程智能操控设备;围护结构的造型、尺寸,也在试验和工程应用中持续优化。
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创新并不轻松。工程不是把一个设备放进水里就能完成,而是要让结构、泥沙、水流、船体状态和提升系统在同一套方案中稳定运行。每一次仿真、模型试验、设备调试和船上值守,都是为了把风险尽量消化在正式作业之前。最终,在“长江口二号”打捞过程中,即使面对台风、冷空气、急流、浑水和回淤等多重挑战,仅用2个多月就成功打捞出古船。
这项成果还形成了无损离底起浮运输、零泄漏除危疏浚等技术,适用于古船打捞、危化品船处置和碍航沉船清障等任务。这些任务的共同目标,是在复杂水下环境中兼顾安全、效率、环保和保护要求。
从古船保护到应急救捞,应用场景不同,底层要求却相通:水下环境不可见、不可控因素多,作业一旦失误,后果可能从文物损伤扩大到航道受阻、污染扩散。项目形成的“探测—决策—作业—管控”技术体系,使打捞不再主要依赖经验和人力冒险,把复杂水下工程纳入系统化、装备化、数字化流程。
原标题:《连泥带船“抱”上来!上海打捞局团队破解古船无损打捞难题|上海市科技奖》
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