劉雨　唐繼蔚　陳世海

摘 要：在“世越號(hào)”打撈工程中，為保護(hù)沉船原姿態(tài)和失蹤者遺體，上海打撈局提出了一系列人性化的作業(yè)方案，其中在打撈工程中首次設(shè)計(jì)并成功應(yīng)用模塊化安裝的水下安全圍網(wǎng)，大大提高了作業(yè)效率，及時(shí)有效的防止了失蹤者遺體或遺物的流失。

關(guān)鍵詞：世越號(hào)；沉船打撈；水下圍網(wǎng)；安裝工藝

中圖分類號(hào)：U676.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）07-0013-03

2014年4月16日，韓國大型渡輪“世越號(hào)”在全羅南道珍島郡近海沉沒，事故造成304人遇難（包括失蹤者）、142人受傷，至今仍有9人下落不明，舉世震驚。

沉船船長145米，寬22米，型深14米?？沾亓?113噸，最大裝載重量3794噸，最大排水量9907噸。難船沉沒后左傾約90°側(cè)躺于海底，部分上層建筑塌陷損壞。事故海域平均水深約44m，最大流速超過4節(jié)。海底掃測(cè)調(diào)查模擬照片如下：

根據(jù)韓國方面要求，需要將遇難船保持原沉沒姿態(tài)整體打撈出水，并采取全面嚴(yán)格的防護(hù)措施防止遇難者遺體在打撈過程中流失。

出于人性化考慮并結(jié)合韓方的特殊要求，上海打撈局在本次工程中除了對(duì)沉船本身的門窗及開口部位安裝安全網(wǎng)進(jìn)行封堵之外，還創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出一種可模塊化高效安裝的安全圍網(wǎng)，作為整個(gè)打撈區(qū)域進(jìn)一步地防護(hù)措施圍繞在“世越號(hào)”沉船周圍。在實(shí)際施工階段，主作業(yè)船“深潛號(hào)”僅用半個(gè)月時(shí)間就高質(zhì)量的完成了共36塊總長約720米長的水下安全圍網(wǎng)的安裝作業(yè)，得到了業(yè)主和遇難者家屬的充分肯定和高度認(rèn)可。

1 設(shè)計(jì)方案介紹

統(tǒng)籌考慮作業(yè)船舶起拋錨、后續(xù)鋼梁穿引、沉船船艉泥面開溝以及遺體流失范圍等多種因素，最終確定安全圍網(wǎng)范圍為邊長200米、寬160米的矩形區(qū)域，共由26個(gè)長21m的安全網(wǎng)模塊連接組成包圍在沉船四周，其中沉船甲板側(cè)和船底側(cè)各10個(gè)安全網(wǎng)模塊，船艏側(cè)和船艉側(cè)各8個(gè)安全網(wǎng)模塊。此外，現(xiàn)場(chǎng)海流為往復(fù)流，海面最大流速為4節(jié)，流向與沉船艏向基本垂直。具體的安全圍網(wǎng)布置情況如下圖所示。

每個(gè)安全網(wǎng)模塊水中重為8.8噸，高度為3米，主要由水泥墩塊底座（帶鋼結(jié)構(gòu)支撐）、鋼結(jié)構(gòu)框架、鍍鋅鋼絲網(wǎng)及配重鏈條組成。模塊設(shè)計(jì)圖及制造組裝后的照片如圖4所示。

安全圍網(wǎng)的設(shè)計(jì)既要盡可能減小了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)船舶拋錨布場(chǎng)的影響，還需要抵抗打撈現(xiàn)場(chǎng)海底最大流速?zèng)_擊，又要保證能夠有效阻止遇難者遺骨隨流漂失。因此需要對(duì)安全網(wǎng)的在海底的穩(wěn)定性和遇難者遺骨的漂流情況進(jìn)行分析校核。

1.1 安全圍網(wǎng)坐底穩(wěn)定性校核

根據(jù)Trondheim （2005）， “Current forces on Net Structure”，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物的流載荷可用以下公式計(jì)算：

其中：海水密度 =1025kg/m3；水流沖擊角 α= 90°；密實(shí)度比 Sn= 0.243，根據(jù)圖6選取拖曳力系數(shù)Cd= 0.35；安全網(wǎng)模塊受流面積 A=64.5m2；最大海底水流流速u=163cm/s（流速變化較慢，假定為恒定值）。

安全網(wǎng)模塊的穩(wěn)定性分析結(jié)果如下表所示，表明安全圍網(wǎng)模塊設(shè)計(jì)具有足夠的坐底穩(wěn)定性，符合設(shè)計(jì)要求。

1.2 遺骨漂流距離分析

根據(jù)“世越號(hào)”打撈方案，只有沉船左舷的部分門窗和開口在船艏起吊之前無法進(jìn)行封堵，而沉船船艏需要被起吊離底約10m高。因此，設(shè)定遺骨可能的掉落最大高度為距海底10m。

根據(jù)莫里森流載荷計(jì)算公式及牛頓第二定律建立的物體在水中受穩(wěn)定的水流沖擊數(shù)學(xué)模型如下：

其中： 、、-分別為物體垂向、橫向運(yùn)動(dòng)速度和流速；、、-分別為物體垂向、橫向流載荷和浮力；-海水密度，1025kg/m3；-物體排水體積；、-分別為垂向和橫向受流面積；-流載荷拖曳力系數(shù)；、-分別為垂向和橫向漂移距離。

假定在最大4節(jié)流速、掉落高度10米的情況下，取不同物體形狀及密度，不同工況的計(jì)算結(jié)果如表2所示，漂流距離計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于圍網(wǎng)與沉船之間的距離，滿足設(shè)計(jì)要求。

2 施工過程

上海打撈局“深潛號(hào)”是本次安全圍網(wǎng)安裝的作業(yè)船舶，該船裝備有DP2級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)、140T的升沉補(bǔ)償?shù)鯔C(jī)及空氣潛水設(shè)備，可以靈活穩(wěn)定地進(jìn)行水下圍網(wǎng)安裝作業(yè)。整個(gè)安全圍網(wǎng)的安裝施工主要分為以下幾個(gè)階段：

2.1 安全圍網(wǎng)模塊吊放

為提高安全圍網(wǎng)模塊吊放效率和安裝精度，設(shè)計(jì)制作了一根長35米的吊梁，兩端安裝有水下定位信標(biāo)，可滿足兩組安全網(wǎng)模塊同時(shí)精準(zhǔn)吊裝到位。“深潛號(hào)”參照信標(biāo)指示位置根據(jù)設(shè)計(jì)方案將安全圍網(wǎng)模塊吊放到海底，并由潛水員水下解除吊裝索具，如圖8所示。

2.2 安全圍網(wǎng)模塊水下連接

每兩個(gè)安全圍網(wǎng)模塊之間設(shè)置重疊區(qū)域，并用綁扎帶連接緊固，有效增強(qiáng)了安全圍網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可以抵御快流、臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響。

2.3 完成所有安全網(wǎng)模塊的吊放安裝

“深潛號(hào)”根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)其他作業(yè)船舶的方位和拋錨形式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水流情況，通過靈活的調(diào)整船位及安全圍網(wǎng)安裝順序，僅歷時(shí)15天就順利完成全部36塊安全圍網(wǎng)模塊的吊放安裝。

2.4 完工后調(diào)查

安全圍網(wǎng)模塊全部安裝到位后，首先需要由潛水員對(duì)完工細(xì)節(jié)狀態(tài)進(jìn)行水下調(diào)查確認(rèn)，包括安全網(wǎng)模塊編號(hào)確認(rèn)、網(wǎng)面完整性檢查、連接綁扎帶是否牢固等，保證整個(gè)圍網(wǎng)的完整性。

其次，還采用掃測(cè)聲吶對(duì)安全圍網(wǎng)的整體安裝狀態(tài)進(jìn)行掃測(cè)確認(rèn)?！吧顫撎?hào)”按照?qǐng)D12標(biāo)識(shí)的路徑分別對(duì)安全圍網(wǎng)的四個(gè)角和四條邊進(jìn)行掃測(cè)。掃測(cè)結(jié)果如圖13所示，安全圍網(wǎng)連續(xù)封閉、沒有缺口、擺放規(guī)整達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

在安全圍網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了多種因素的影響，圍網(wǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝范圍不僅滿足結(jié)構(gòu)的坐底穩(wěn)性、遺骨漂流范圍的要求，而且還考慮了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)船舶拋錨布場(chǎng)及后續(xù)施工的影響，并通過模塊化設(shè)計(jì)和組合吊裝的方法，提高了安裝效率和安裝質(zhì)量，縮短了工期。

在完成沉船打撈后的沉船區(qū)域后掃測(cè)階段中，發(fā)現(xiàn)水下安裝了一年之久的安全圍網(wǎng)仍然保持了比較好的完整性，表明安全圍網(wǎng)的設(shè)計(jì)科學(xué)合理、牢固穩(wěn)定，同時(shí)也極為便利的限定了后掃測(cè)范圍。通過潛水員海底探摸，在安全圍網(wǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多個(gè)疑似遺骸和遺物，可知安全圍網(wǎng)在整個(gè)打撈作業(yè)期間確實(shí)對(duì)防止遺骨和遺物的流失起到重要作用。

安全圍網(wǎng)的使用在整個(gè)世界打撈史上尚屬首次，是上海打撈局針對(duì)“世越號(hào)”打撈工程所提出的一套創(chuàng)新設(shè)計(jì)與施工方案，安全圍網(wǎng)在原先封窗防護(hù)基礎(chǔ)上又提供一層保障，如此嚴(yán)密的防流失措施，體現(xiàn)了本次人性化打撈精神，且得到了韓國政府和遇難者家屬的充分肯定和高度認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1] A Fredheim， Current Forces on Net Structure[C]. Norway： Trondheim， 2005.

[2] 黃祥鹿， 陸鑫森， 海洋工程流體力學(xué)及結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)[M].上海交通大學(xué)出版社， 1992.