以中山艦、南海Ⅰ號、長江口二號為例 沉船整體打撈工程探析

在中國沉船考古和水下文化遺產(chǎn)保護(hù)實踐中，對于船體結(jié)構(gòu)保存較好、船上遺物完整分布的沉船遺址主要實行原址保護(hù)，將沉船整體打撈出水并異地保護(hù)的案例并不多。在為數(shù)不多的案例中，中山艦、南海Ⅰ號、長江口二號整體打撈案例值得關(guān)注。對中山艦的水下探測、整體打撈見證了中國水下考古事業(yè)的起步和成長，對長江口二號的水下勘測、整體打撈是新時代以來中國水下考古事業(yè)和水下文化遺產(chǎn)保護(hù)能力顯著提升背景下取得的突出成果，對南海Ⅰ號的水下調(diào)查、整體打撈和發(fā)掘保護(hù)則貫穿了中國水下考古近40年的發(fā)展歷程。

雙駁抬撬法—中山艦（1997年）

雙駁抬撬法是一種常用的傳統(tǒng)打撈法，即用一對抬駁或多組抬駁布于沉船水面兩邊，水底穿套船，按船重力分布，沿沉船縱向布纜，再用復(fù)滑車組（數(shù)組）與抬船（駁）千斤和卷揚(yáng)機(jī)連接，卷揚(yáng)機(jī)安在兩邊抬駁上，待各纜布妥后啟動卷揚(yáng)機(jī)，徐徐收絞復(fù)滑車，將沉船抬絞出水。

中山艦，原名永豐艦，是清政府籌辦海軍大臣載洵和薩鎮(zhèn)冰負(fù)責(zé)于1910年向日本長崎三菱造船所訂制的一艘鋼木結(jié)構(gòu)炮艦，1913年入編北洋政府海軍，歷經(jīng)護(hù)國運(yùn)動、護(hù)法運(yùn)動、孫中山廣州蒙難事件、中山艦事件等重大歷史事件，1938年10月24日在與日機(jī)的激戰(zhàn)中被擊沉于今武漢長江金口水域。作為中國近代史上的名艦，中山艦和孫中山先生關(guān)系密切，是中國近代海軍史、國民革命史、國共關(guān)系史、抗日戰(zhàn)爭史的重要見證物。中山艦沉沒地處于長江中游南岸，與大軍山隔江相望，附近江面寬約1000米。

中山艦“長眠”江底并不安全，鑒于其重要的政治和文物價值，湖北省文物部門有責(zé)任盡快將其打撈出水。為此，文物部門做了水下探摸等大量準(zhǔn)備工作。1995年11月23日，國家文物局正式批復(fù)湖北省人民政府辦公廳，同意打撈中山艦。

為什么要采用重慶長江救助打撈公司（以下簡稱重慶救撈公司）提出的雙駁抬撬法來打撈中山艦?zāi)?？文物部門曾咨詢過武漢打撈單位和海軍方面，前者要水下爆破、解體打撈中山艦，后者要水下切割、分體打撈中山艦，這些都和整體打撈中山艦的要求不符。1995年，中山艦打撈方案可行性專家論證會召開，經(jīng)對文物保護(hù)原則、技術(shù)實現(xiàn)條件、艦體保存狀況分析，專家們認(rèn)為重慶救撈公司提出的雙駁抬撬打撈法在技術(shù)上可行，對保護(hù)文物有利。

1996年11月12日是孫中山先生誕辰130周年紀(jì)念日，這天，“湖北省打撈中山艦開工儀式”在江夏區(qū)金口龍床磯舉行。打撈工程分為4個階段：

拋錨定位（1996.11.12—11.24） 即把多艘駁船固定在沉艦上方，形成一個打撈作業(yè)平臺。打撈的這段時間連續(xù)降雨導(dǎo)致江水陡漲，水位比上一年同期水位高出6米，同時伴隨5—7級的北風(fēng)。潛水員克服寒冷，輕潛下水，經(jīng)過6小時艱苦作業(yè)，完成穿套定位纜和主抬駁拋錨等工作，中山艦與打撈現(xiàn)場的船只連在一起。

排障打沙（1996.11.25—1997.1.5）即清除艦體周圍障礙物和淤積在各艙室內(nèi)的泥沙。中山艦被劃分為艦艏、艦舯、艦艉三段，上下共計7個清沙區(qū)，3支潛水隊同時作業(yè)。由于無中山艦原始資料，且面臨艙室結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通道狹小、積沙板結(jié)堅硬、殘鐵塊混雜其間、艦體橫傾80°等問題，潛水員空間意識差，找不到進(jìn)入沉艦第二層的入口。經(jīng)求助中山艦幸存老兵張嵩齡，找到從第一層鍋爐艙進(jìn)入第二層輪機(jī)艙的通道。這一階段，艏部排沙448立方米，舯部排沙474立方米，艉部排沙279立方米。

攻穿鋼纜（1996.12.29—1997.1.13）將鋼纜以一定間距穿過沉艦底部，套在水面抬駁的卷揚(yáng)機(jī)上，經(jīng)測算后每間隔3米布置1根鋼纜，共計20根，其中艉部穿套5根、艏部穿套6根，但艦體中段擱置在礁石上，縫隙很小，潛水員不易水下攻穿，且礁石板不平坦，穿套引繩或鋼纜時易發(fā)生斷繩、斷纜現(xiàn)象，打撈指揮者決定抬撬艦艏，使艦體舯部與河床之間露出間隙再穿套鋼纜，最終，中部9根鋼纜穿套完成。

抬艦移位（1997.1.14—2.21）用鋼纜把整個艦體兜住，逐漸收緊鋼纜，采取單邊抬絞、整體抬絞、邊抬邊絞的交替作業(yè)方式逐步扶正艦體，再整體向南岸移動。抬正時還要清除余沙、封艙堵漏，此時因為長江水位和水流速度比往年高，隨著艦體不斷露出水面，打撈重量不斷增加。絞抬時，艦艏左舷的風(fēng)筒在水下頂住主抬駁，致使主抬駁鋼板凹陷，扶正工作嚴(yán)重受阻。為此，對頂住駁船的風(fēng)筒進(jìn)行了切割。

從1996年11月12日開工到1997年2月21日中山艦被移交至湖北船廠，中山艦整體打撈工程歷時101天，中山艦的整體出水是“中國內(nèi)江內(nèi)湖水下考古的發(fā)軔”，為中國水下考古工作積累了整體打撈大型艦船的寶貴經(jīng)驗。

2008年初在中山艦殉難地附近，中山艦博物館主體結(jié)構(gòu)工程基本完成。同年5月15—25日，依照“托架載艦”“浮塢拖帶”“氣囊牽引”法，經(jīng)水路和陸路運(yùn)輸，中山艦終于在中山艦博物館艦體廳精準(zhǔn)落位。

沉箱法—南海Ⅰ號（2007年）

沉箱法，即將特制鋼沉井壓入海底泥土，將沉船罩入其中，底托梁穿過沉井底部，沉井被改造成沉箱，起重船將沉箱連同其內(nèi)的沉船吊起并運(yùn)到岸上，進(jìn)行下一步考古發(fā)掘。

南海Ⅰ號是南宋初期在海上絲綢之路上失事沉沒的木質(zhì)商船，對研究我國乃至東亞、東南亞地區(qū)造船史、陶瓷史、航運(yùn)貿(mào)易史具有重要意義。沉船遺址位于廣東江門川山群島與陽江南鵬群島之間，上、下川島西南側(cè)的大帆石海域，距離海岸約20海里。

經(jīng)2002年兩次試掘，水下考古隊員在2個完整探方和4個部分毗連探方中發(fā)掘出水大量文物，其中完整和可復(fù)原器物4500 余件。鑒于南海Ⅰ號船體保存基本完好且船載文物豐富，考慮到沉船水域能見度低，水下考古常規(guī)操作難以進(jìn)行，為最大限度提取沉船信息、保護(hù)文物，將南海Ⅰ號船體連同周圍海泥整體打撈遷移至陸上安全環(huán)境進(jìn)行考古發(fā)掘和保護(hù)展示，效率更高、花費(fèi)更少、安全保障度更高。

考古、打撈專家提出以沉箱法整體打撈南海I號。根據(jù)國家文物局的指導(dǎo)，經(jīng)文物考古、水下工程、巖土力學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜业姆磸?fù)試驗、論證和優(yōu)化之后，《南海Ⅰ號整體打撈及保護(hù)方案》在2006年6月獲得國家文物局的正式批準(zhǔn)。

2007年4月9日，南海Ⅰ號整體打撈工程正式啟動，分為5個階段：

投放沉井（5.17）由于天氣惡劣，打樁船無法作業(yè)，打定位樁作業(yè)取消，項目部決定直接吊放沉井，即用 “南天龍”號海洋起重救助打撈工程船吊放沉井，使其在水下定位設(shè)備和潛水員的水下監(jiān)控下精確落位。經(jīng)過奮戰(zhàn)，沉井精準(zhǔn)落位，將南海Ⅰ號罩在中央。

下壓沉井（5.17—7.24）通過向沉井灌沙和向沉井上部放置水泥壓塊來加大沉井重量，使其逐漸下沉至預(yù)定深度。實施過程中，海底泥土十分堅硬，超出前期勘探時的預(yù)估。為使沉井進(jìn)入預(yù)定深度，開挖沉井四周泥土，采用氣升式抽泥方法抽除沉井刃腳的泥層，增派“南洋”號進(jìn)場協(xié)同“南天柱”號采用大口徑氣升式抽泥設(shè)備進(jìn)行對稱抽泥，使沉井在監(jiān)測中均衡、平穩(wěn)下沉。7月24日，沉井下沉到位。

安裝底梁（8.23—11.26）沉井兩側(cè)挖出工作平面，由牽引鋼絲繩和水下液壓拉合千斤頂配合給沉井安裝底梁，并在36根底梁之間插入35條保泥鋼板，把沉井改造成沉箱。由于泥沙層過硬和遭到擠壓，安裝時出現(xiàn)底梁彎曲和跑偏問題，項目組在梁面布置噴水管和布置側(cè)面噴水頭，以此來松動底梁前端的泥沙和實現(xiàn)底梁的均衡穿引，同時進(jìn)一步改良千斤架，提高橫穿底梁的效率。

起吊出水（12.17—12.22）沉箱完全出水后的重量達(dá)到5386噸，超出“華天龍”號4000噸的最大起吊力，于是將沉箱起吊至出水約1米后再安放到已預(yù)先下潛的重任1601半潛駁上，半潛駁排水起浮時，“華天龍”號主鉤保持一定的負(fù)荷上升，直到半潛駁起浮到預(yù)定位置。22 日，半潛駁不斷排水，載著包裹著南海Ⅰ號的沉箱浮出水面。

遷船入宮（12.23—12.288）12月23日，重任1601半潛駁“起航”；27日，半潛駁?？颗R時碼頭，施工人員將鋼板放置在半潛駁與臨時碼頭連接處的縫隙間，為沉箱登陸“搭橋”；28日沉箱成功“登陸”。隨后通過卷揚(yáng)機(jī)拉動沉箱、滾動氣囊托載沉箱，將沉箱遷進(jìn)廣東海上絲綢之路博物館“水晶宮”。

南海Ⅰ號整體打撈工程歷時264天，體現(xiàn)了中國水下文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的綜合實力、實施能力、多學(xué)科協(xié)同能力上的進(jìn)一步成熟，被稱為中國水下考古的里程碑。

弧形梁系統(tǒng)—長江口二號（2022年）

弧形梁系統(tǒng)打撈法，即將打撈沉船的組合框架放入沉船遺址處，將裝有弧形梁的發(fā)射架安裝于組合框架上，通過液壓驅(qū)動后推進(jìn)帶動弧形梁沿著發(fā)射架弧形方向貫穿于沉船下方，將沉船“包裹”住，利用鋼絞線液壓同步提升系統(tǒng)，將弧形梁系統(tǒng)整體提升至專用打撈工程船月池內(nèi)，由工程船將沉船遷移到船塢。

長江口二號是清同治年間（1862—1874）的海上貿(mào)易木帆船，沉船遺址位于上海橫沙島東北長江北港下段主槽、口門內(nèi)側(cè)攔門沙核心位置，南距橫沙東灘新圈圍大堤約3公里。

從2015年發(fā)現(xiàn)長江口二號開始，經(jīng)多年水下調(diào)查與勘探，水下考古隊員對船體尺度、保存狀態(tài)基本摸清。沉船上部的船艏、纜樁、主桅桿、左右舷等結(jié)構(gòu)完整，通過對選取的4個艙室進(jìn)行清理，均發(fā)現(xiàn)有碼放整齊的景德鎮(zhèn)窯瓷器等精美文物，出水完整或可修復(fù)的文物種類多、數(shù)量大。2021、2022年，水下考古隊員在古船及周圍清理出前幾次調(diào)查未發(fā)現(xiàn)的元代瓷器和豆青釉青花大瓶等大型整器，以及一批產(chǎn)自江蘇宜興窯的陶瓷器。

鑒于沉船的重要價值，加之沉船受水流沖刷嚴(yán)重，特別是隨著長江口水勢流向改變，沉船加速露出河床表面，面臨嚴(yán)重安全威脅，專家建議盡快整體打撈古船。如何整體打撈古船呢？考慮到傳統(tǒng)打撈方法會損害沉船本體，可借鑒的整體打撈南海Ⅰ號的沉箱法施工周期長、穿梁難度大，而且沉船環(huán)境不同，長江口泥沙含量高且水流速度快，因此不能使用沉箱法整體打撈。在國家文物局同意整體打撈長江口二號后，上海市文物局會同交通運(yùn)輸部上海打撈局，最終形成以“弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)”來整體打撈沉船的方案。

2022年9月6日，長江口二號整體打撈工作正式開始，主要分為4個階段：

沉放框架（9.6—9.11）9月6日，主作業(yè)船大力號到達(dá)沉船水域。打撈框架作為弧形梁安裝的始發(fā)及接收基座，由2個端板和4個縱梁組成，沿前期已投放完成的4個定位樁下沉。下沉期間遭遇硬度極高的鐵板沙，項目組啟動鏈?zhǔn)匠嘌b置。隨后又面臨端板兩頭入泥深淺不平衡問題，潛水員下水排摸，發(fā)現(xiàn)定位樁出現(xiàn)傾斜，經(jīng)研究決定切割定位樁筋板，放大套桶孔位內(nèi)徑。9月11日，“端板—縱梁”組合框架沉放至設(shè)計位置。

裝弧形梁（9.29—11.15）將弧形梁裝入發(fā)射架中，起吊發(fā)射架至縱梁，液壓驅(qū)動后推進(jìn)將弧形梁沿著發(fā)射架腔體弧形頂推至沉船下方再穿出，從而包裹沉船完成兜底。期間機(jī)械吊機(jī)與水下潛水員配合，將鋼鐵構(gòu)件一一對準(zhǔn)、連接、扣緊。但下穿最后一根弧形梁時弧形梁出現(xiàn)了偏移，因而改造了最后那根弧形梁。隨后又遇到了泵被堵住導(dǎo)致排泥不暢的情況，經(jīng)潛水員排摸、去除垃圾、漁網(wǎng)等障礙物后，第22組弧形梁在11月15日最終安裝到位。

提升入池（11.20—11.21）11月17日，工程船奮力輪抵達(dá)打撈現(xiàn)場。在奮力輪月池兩側(cè)分別安裝有23套大型拉力千斤頂，拉力千斤頂將連接古船沉箱的鋼絞線收緊，將古船從江底抬浮出水。豎向液壓同步提升技術(shù)由計算機(jī)控制，打撈人員可清楚了解、調(diào)整每根鋼絲的受力情況。20日，鋼絞線將奮力輪與懷抱沉船的弧形梁沉箱連接，提升開始。整體打撈上來的沉船、泥沙等總重約8800噸。21日，沉船桅桿露出水面。

遷船進(jìn)塢（11.24—11.25）11月24日在拖輪拖帶下，奮力輪從上海打撈局橫沙基地碼頭解纜起航，25日，奮力輪平穩(wěn)落座上海船廠舊址1號船塢馬鞍底座，長江口二號整體打撈遷移工程結(jié)束。

長江口二號整體打撈工程歷時80天，是當(dāng)代科技賦能考古與文物保護(hù)的優(yōu)秀案例，為水下考古整體打撈模式提供了新方法，為今后制定大噸位沉船整體打撈方案提供了成套的基礎(chǔ)性支撐。

中山艦、南海Ⅰ號、長江口二號出水的意義

中國沉船整體打撈技術(shù)的迭代升級

20世紀(jì)90年代，中國水下考古尚在起步發(fā)展階段，受限于當(dāng)時的技術(shù)和資金條件，中山艦整體打撈工程采用的是20世紀(jì)50年代便已使用的傳統(tǒng)沉船打撈方法，從南海Ⅰ號到長江口二號，日益體現(xiàn)出科技創(chuàng)新與多學(xué)科交叉融合助力水下考古的趨勢。南海Ⅰ號整體打撈項目運(yùn)用了許多自主創(chuàng)新的新技術(shù)，聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等方面的專家參與其中。長江口二號沉船探測中發(fā)揮重要作用的精海系列無人艇背后的技術(shù)團(tuán)隊，是一個包括控制工程、人工智能、機(jī)械、計算機(jī)科學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉融合的技術(shù)團(tuán)隊。相較于南海Ⅰ號，長江口二號整體打撈中使用自動化程度更高的弧形梁技術(shù)提高了工作效率。以沉船打撈和運(yùn)輸為例，與整體打撈中山艦時使用主抬駁、配重駁抬艦，主推輪、助推輪聯(lián)合運(yùn)輸相比，與整體打撈南海Ⅰ號時使用起重船和半潛駁協(xié)同抬起沉箱至半潛駁上，再由拖輪牽引半潛駁運(yùn)輸相比，為整體打撈長江口二號專門建造的工程船奮力輪，可以獨(dú)立完成打撈、運(yùn)輸、卸載三大任務(wù)，大大簡化了作業(yè)步驟。

文物保護(hù)和利用水平的提高

從文物保護(hù)角度看，相較于中山艦整體打撈項目，打撈南海Ⅰ號和長江口二號時使用的非接觸式整體打撈技術(shù)更有利于保護(hù)和研究船體與船載文物。雙駁抬撬法是一種接觸式打撈方法，對沉艦本身易造成較大損傷，不能最大限度保證沉艦的歷史信息，不利于對中山艦展開深入的研究。采用沉箱法將南海Ⅰ號船體、船載文物及海泥一起打撈出水，減少了對船體的損傷，同時在可控環(huán)境中精細(xì)發(fā)掘古船，實現(xiàn)了考古發(fā)掘工作的精確測量、數(shù)字化記錄和信息化管理，有利于對古船和文物展開深入研究。

從文物利用角度看，南海I號采用“邊發(fā)掘、邊展示、邊保護(hù)”的策略，是中國水下文化遺產(chǎn)保護(hù)模式的新嘗試。在“十四五”期間啟動建設(shè)、擬于“十五五”建成并對外開放的長江口二號古船博物館，也將被打造成一座可同步開展考古發(fā)掘、文物保護(hù)、科學(xué)研究和展示教育的考古遺址博物館。此外，同治年間的長江口二號古船落址同治時期建成的上海船廠（工業(yè)遺跡），體現(xiàn)出古船保護(hù)利用與城市地域文化、經(jīng)濟(jì)地位闡釋的有機(jī)聯(lián)動。

中國人民的自強(qiáng)精神和家國情懷

南海Ⅰ號上的多重板構(gòu)造技術(shù)、殼板釘連等工藝技術(shù)、水密隔艙技術(shù)、可眠桅技術(shù)等先進(jìn)的造船技術(shù)，是宋朝海外貿(mào)易興盛、航海業(yè)領(lǐng)先世界的實證。明中期以后，閉關(guān)自守的中國與在文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)、工業(yè)革命等因素驅(qū)動下迅速崛起的西方國家的差距越來越大，對比南海I號承載宋代海洋貿(mào)易史的榮光，長江口二號反映了清末傳統(tǒng)航運(yùn)的最后掙扎—隨著外國輪船的大量涌入，傳統(tǒng)沙船因速度、載重、安全及價格等因素在競爭中敗落。中山艦在武漢保衛(wèi)戰(zhàn)中被日機(jī)炸沉于江底，是弱小的中國海軍與當(dāng)時以雄厚經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)以及發(fā)達(dá)軍火工業(yè)為后盾的日本軍隊對決的縮影。從南海Ⅰ號、長江口二號和中山艦身上，既能窺探出古代中國在造船、航海、貿(mào)易、制瓷等方面的輝煌，又能感受到近代中國積貧積弱、遭受欺凌的苦難。前者帶來文化自信，后者帶來民族自尊，兩者共存于中華民族生生不息的血脈中，成為一代代文物工作者帶著家國情懷干事創(chuàng)業(yè)的精神內(nèi)核。

回望過去，南海Ⅰ號、長江口二號的成功出水，實現(xiàn)了以生產(chǎn)力不斷提升為支撐的文物保護(hù)與科技創(chuàng)新融合發(fā)展；展望未來，我們堅信，隨著海洋裝備戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和新質(zhì)生產(chǎn)力在中國水下考古領(lǐng)域的應(yīng)用，將有更多沉船考古項目在科技創(chuàng)新與跨界融合之路上結(jié)出碩果。

（作者劉艾為武漢市文物考古研究所<武漢市文化遺產(chǎn)保護(hù)研究中心>副研究館員；胡琳為武漢市文物考古研究所<武漢市文化遺產(chǎn)保護(hù)研究中心>副所長、副研究館員）