船体固定维持技术方案设想
“南海Ⅰ号”的发掘及保护模式
“南海Ⅰ号”在2007年整体打捞出水后，曾经对其进行过两次试发掘，这两次试掘都是按照陆上考古发掘的形式进行的，也就是将保存“南海Ⅰ号”的“水晶宫”水位降低，裸露出沉箱上部的淤泥等需要探查发掘的部分，在大气环境中开展发掘。但是，今后“南海Ⅰ号”常态化的发掘采用陆上模式或者是在水下开展，还需要进行论证才能最终确定。
我国开展水下文化遗产保护工作仅有20年的时间，有很多水下文化遗产保护技术、课题仍然需要深入探索和研究。而借助“水晶宫”良好的场馆建设，针对以往水下文化遗产保护中出现的问题，在对“南海Ⅰ号”发掘保护的同时，开展相关课题研究，带着“问题”进行发掘保护，“南海Ⅰ号”整体打捞发掘的意义才有可能最大限度地实现。
以往，世界上大多数国家对木质沉船的保护，普遍采取水下分解船体或将残骸整体打捞出水后，在实验室内进行脱盐、脱水等处理，并在大气环境下陈列、保护和保存船体。瑞典的瓦萨号、英国的玛丽·露丝号等古沉船的保护，都是采用这种模式的典型案例。然而，随着时间的推移，从这些沉船保护的效果看，木质船体的保护状态并不理想。现有的保护经验似乎都在证实，木质沉船最安全的保护方式就是避免直接暴露于空气中。因此，现在多主张采用原环境、原址保存保护木质沉船的方法，也就是将船木仍然沉置在原有的水下环境，而不对木材本体施加额外的保护手段。“南海Ⅰ号”宋代沉船的整体打捞，建造“水晶宫”模拟原保存环境浸泡船体，就是这种保护模式的一次尝试。
基于上述基本认识，“南海Ⅰ号”的考古发掘，应该服从于沉船的保护，在满足沉船保护的前提条件下展开。保证浸泡沉船的水环境处于良好状态，努力模拟营造出沉船原有水下环境的低照度、乏氧条件，并杜绝微生物和水中其他有害物质的侵蚀。在水下环境进行沉船发掘，从沉船保护的角度考虑，应该是“南海Ⅰ号”沉船发掘遵循的最佳模式。至于“南海Ⅰ号”是一次性发掘，还是分步分阶段地“缓慢”发掘并不重要。今后对船木本体的干预性、介入式的加固保护，可以在相关研究取得突破性进展后再开展实施。
“南海Ⅰ号”船体及在水环境中基本状态的推测
泉州海外交通史博物馆陈列的宋代古船，据研究为“福船”船型，该船残长24.2米，残宽9.15米，残深1.98米。经推算，泉州宋代古船原总长34.55米，最大宽9.9米，满载吃水3米，排水量约400吨。根据前期的相关水下考古探查推测，“南海Ⅰ号”宋代古沉船应该与泉州宋代沉船属同一级别，“南海Ⅰ号”也应该是排水量400吨级别的中型远洋贸易船。“南海Ⅰ号”甲板平面以上的结构已经遭到破坏，现存部分是甲板及以下的船舱部分，即使按照原船空载排水量450吨计算，现在残存的船体部分残重也应该小于400吨（不含船舱内沉积的淤泥）。
由于缺少实物资料，我们尚无法确切断定“南海Ⅰ号”船体的木材种类，但是根据现有打捞出水的木材残片及以往考古和文献资料来看，福船的选材多使用产于福建及周边地区的常见树种，泉州后渚宋代古船龙骨为松木，连接龙骨的艏柱为樟木，而船壳板采用的是杉木，这类木材的平均密度为0.54克/立方厘米，平衡含水率大约为15%。
对“南海Ⅰ号”不同部位打捞出水的三小块船木残片的检测结果显示，这些船木的比重均为1.0左右，经过含水率的测定，其含水率都超过了200%（因船木的纤维素、半纤维素等固态物降解，保留下的船木残体重量会有所减少，这里的含水率是以船木现存的干物质重量计算所得）。根据以上测得的数据，当船体全部浸没于“水晶宫”时，可以认为船体处于近似零浮力的状态。而船体木材在饱水状态下暴露于空气中的重量，估计最多也不会超过800吨（按空载排水量450吨计算）。
上述数据仅仅是基于船体及其在水环境中基本状态的推测，如能够获得更为准确的相关数据，对船体维持固定框架的结构设计和强度计算将是十分重要的。
沉船的发掘与船体的固定维持
无论采用哪种发掘模式，预计“南海Ⅰ号”的发掘都要按照逐层清理沉积淤泥的方式进行，每发掘清理一定深度的淤泥及船货后，需要对包裹在船体外围的沉箱进行锯解拆除，依次逐层发掘清理，直到完成全部发掘工作。根据沉箱的结构（每700毫米高为一个结构单元），每次开挖清理的沉积层厚度大约为700毫米，沉箱体全高为7.2米，沉箱需要进行大约9次锯解切割，才能完成全部拆解移除工作。
当船体内外的淤泥被逐层清除掉后，船体势必会因丧失这些淤泥的支撑而有发生解体的危险。那么，在船体内外构建安全有力的额外支撑，维持船体结构免遭破坏，显然是未来沉船发掘工作中保证船体安全的必要措施。可以随着发掘工作的进展，在船体外围自上而下逐段搭建金属支撑框架以固定维持船体结构。维持框架的主体是由与船体纵轴平行的主梁、辅梁和横向分布的肋构成，肋间距需要根据沉船的残重、受力分布及隔舱板的情况确定。肋间距不能设计得过大，应控制在1.5～2.0米以内，这样有利于方便、安全地固定船板。在发掘完成后，可以对船体支撑框架进行必要的修饰性处理，并拆除临时固定框架的钢缆和支撑柱，改用“永久性”金属支撑柱将其固定在水晶宫池底、池壁。
该框架具体的尺寸规格和造型结构等细节，要在沉船上部分的淤泥清理完毕后，根据船体上层甲板的残存状况，首先设计出框架的上部分，然后根据发掘的进展，逐段完成框架下部分的设计。整个框架设计成分段式的结构并分段加工制造，在“水晶宫”现场使用螺栓栓固连接。分段式的结构和螺栓连接的方式，有利于加工制造，方便框架的现场装配，避免焊接产生的烟尘、强光、高热损伤文物。分段拼接式的设计也能使框架结构具有更大的灵活性，可以根据发掘工作进展对框架随时进行调整，以适应沉船的船体结构。在沉箱没有被完全拆除期间，固定框架可以通过钢缆吊装在“水晶宫”室内的混凝土拱梁上，也可以设置临时支撑柱，将框架固定在“水晶宫”的池壁和池底，使该框架获得更加稳固的临时支撑。
固定维持框架的上部分在“水晶宫”内安装完成后，就可以继续对沉船进行逐层的发掘清理了。因为每次清理的淤泥层厚度大约为700毫米，每清理一层淤泥后，同样要按照大约700毫米的高度，在维持框架的两肋端使用螺栓逐段连接“短肋”，根据沉船残高4米计算，需连接6～7段短肋（小托臂）。在短肋之间每隔一定距离固定一条金属带（桁条），用于辅助固定沉船外壳木板，桁条与沉船外壳板之间可以填充泡沫板等柔性材料，用以缓冲桁条对外壳板的刚性压力，同时起到增大支撑面积的作用。
从单纯的工程技术角度看，建造、安装此类结构形式的框架，并不存在技术上的“瓶颈”。在框架材料的选择上，也不会遇到困难。出于成本和耐腐蚀性的考虑，不锈钢是比较理想的材料，如果能够使用重量更轻、强度和耐腐蚀性更好的钛合金钢，自然更好。如果在强度上可以满足要求，并且有效解决了耐腐蚀性较差的问题，重量更轻的铝合金也可以作为框架的备选材料。在沉船内部，可以使用表面经过塑化防腐处理的轻质铝镁合金支架，支撑固定船体内舱板。
坐沉于“水晶宫”池底的沉船，按照考古方案的要求，在发掘的最后阶段，如果需要提升一定高度，以便于清理船底的淤泥时，可以将船体维持框架固定在若干个千斤顶上，也就是相当于将千斤顶作为维持框架的固定支座，这样就可以顺利方便地对船体进行提升了。
结 语
在沉船的发掘模式还没有最终形成统一的意见之前，船体固定维持框架保护方案，只是在工程、材料以及施工技术等方面进行可行性讨论。如果采用船体固定框架这种模式维持船体结构，在方案细节上，还要根据今后考古发掘工作的进展，待沉船逐渐暴露出来后，依据沉船的结构、保存状态逐步地深入设计甚至调整修正。
考虑到船体固定维持框架的视觉效果，在框架结构上可以采用轻量化设计，将框架设计得更加小巧、美观，便于观众的参观和进行研究工作。如：在梁臂上开挖减重孔；使用强度更高的结构材料，以缩减框架梁臂的尺寸规格；在框架的造型上，在满足结构强度要求的前提下，可以引入艺术化的结构设计，营造出类似于“鸟巢”、“水立方”等工程学、材料学与艺术完美结合的视觉效果。激光 清洗技术激光清洗在艺术品保护中的首次使用可以追溯到1972年。由于传统的空气摩擦法和化学方法效果不佳，人们决定利用红宝石全息激光器对Porta Della Carta的大理石浮雕“最后的晚餐”进行清洗。经过必要的可行性实验，最终于1980年使用Nd:YAG激光器完成了这块浮雕的清洗工作。从此，激光清洗技术不断发展、完善。1995年，第一届LACONA的召开标志着激光科学与艺术品保护这一研究领域的建立。2005年，在维也纳召开了第六届LACONA。本文中所述文献均为此次会议论文。（《中国文物报》2012年3月23日7版）
来源：中国文物信息网http://www.ccrnews.com.cn/102788/87503.html
