“世越号”打捞工程水下围网设计及安装工艺

刘雨　唐继蔚　陈世海

摘 要：在“世越号”打捞工程中，为保护沉船原姿态和失踪者遗体，上海打捞局提出了一系列人性化的作业方案，其中在打捞工程中首次设计并成功应用模块化安装的水下安全围网，大大提高了作业效率，及时有效的防止了失踪者遗体或遗物的流失。

关键词：世越号；沉船打捞；水下围网；安装工艺

中图分类号：U676.6 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）07-0013-03

2014年4月16日，韩国大型渡轮“世越号”在全罗南道珍岛郡近海沉没，事故造成304人遇难（包括失踪者）、142人受伤，至今仍有9人下落不明，举世震惊。

沉船船长145米，宽22米，型深14米。空船重量6113吨，最大装载重量3794吨，最大排水量9907吨。难船沉没后左倾约90°侧躺于海底，部分上层建筑塌陷损坏。事故海域平均水深约44m，最大流速超过4节。海底扫测调查模拟照片如下：

根据韩国方面要求，需要将遇难船保持原沉没姿态整体打捞出水，并采取全面严格的防护措施防止遇难者遗体在打捞过程中流失。

出于人性化考虑并结合韩方的特殊要求，上海打捞局在本次工程中除了对沉船本身的门窗及开口部位安装安全网进行封堵之外，还创造性地设计出一种可模块化高效安装的安全围网，作为整个打捞区域进一步地防护措施围绕在“世越号”沉船周围。在实际施工阶段，主作业船“深潜号”仅用半个月时间就高质量的完成了共36块总长约720米长的水下安全围网的安装作业，得到了业主和遇难者家属的充分肯定和高度认可。

1 设计方案介绍

统筹考虑作业船舶起抛锚、后续钢梁穿引、沉船船艉泥面开沟以及遗体流失范围等多种因素，最终确定安全围网范围为边长200米、宽160米的矩形区域，共由26个长21m的安全网模块连接组成包围在沉船四周，其中沉船甲板侧和船底侧各10个安全网模块，船艏侧和船艉侧各8个安全网模块。此外，现场海流为往复流，海面最大流速为4节，流向与沉船艏向基本垂直。具体的安全围网布置情况如下图所示。

每个安全网模块水中重为8.8吨，高度为3米，主要由水泥墩块底座（带钢结构支撑）、钢结构框架、镀锌钢丝网及配重链条组成。模块设计图及制造组装后的照片如图4所示。

安全围网的设计既要尽可能减小了对现场作业船舶抛锚布场的影响，还需要抵抗打捞现场海底最大流速冲击，又要保证能够有效阻止遇难者遗骨随流漂失。因此需要对安全网的在海底的稳定性和遇难者遗骨的漂流情况进行分析校核。

1.1 安全围网坐底稳定性校核

根据Trondheim （2005）， “Current forces on Net Structure”，网状结构物的流载荷可用以下公式计算：

其中：海水密度 =1025kg/m3；水流冲击角 α= 90°；密实度比 Sn= 0.243，根据图6选取拖曳力系数Cd= 0.35；安全网模块受流面积 A=64.5m2；最大海底水流流速u=163cm/s（流速变化较慢，假定为恒定值）。

安全网模块的稳定性分析结果如下表所示，表明安全围网模块设计具有足够的坐底稳定性，符合设计要求。

1.2 遗骨漂流距离分析

根据“世越号”打捞方案，只有沉船左舷的部分门窗和开口在船艏起吊之前无法进行封堵，而沉船船艏需要被起吊离底约10m高。因此，设定遗骨可能的掉落最大高度为距海底10m。

根据莫里森流载荷计算公式及牛顿第二定律建立的物体在水中受稳定的水流冲击数学模型如下：

其中： 、、-分别为物体垂向、横向运动速度和流速；、、-分别为物体垂向、横向流载荷和浮力；-海水密度，1025kg/m3；-物体排水体积；、-分别为垂向和横向受流面积；-流载荷拖曳力系数；、-分别为垂向和横向漂移距离。

假定在最大4节流速、掉落高度10米的情况下，取不同物体形状及密度，不同工况的计算结果如表2所示，漂流距离计算结果远远小于围网与沉船之间的距离，满足设计要求。

2 施工过程

上海打捞局“深潜号”是本次安全围网安装的作业船舶，该船装备有DP2级动力定位系统、140T的升沉补偿吊机及空气潜水设备，可以灵活稳定地进行水下围网安装作业。整个安全围网的安装施工主要分为以下几个阶段：

2.1 安全围网模块吊放

为提高安全围网模块吊放效率和安装精度，设计制作了一根长35米的吊梁，两端安装有水下定位信标，可满足两组安全网模块同时精准吊装到位。“深潜号”参照信标指示位置根据设计方案将安全围网模块吊放到海底，并由潜水员水下解除吊装索具，如图8所示。

2.2 安全围网模块水下连接

每两个安全围网模块之间设置重叠区域，并用绑扎带连接紧固，有效增强了安全围网的整体结构强度，可以抵御快流、台风等恶劣天气的影响。

2.3 完成所有安全网模块的吊放安装

“深潜号”根据现场其他作业船舶的方位和抛锚形式，结合现场水流情况，通过灵活的调整船位及安全围网安装顺序，仅历时15天就顺利完成全部36块安全围网模块的吊放安装。

2.4 完工后调查

安全围网模块全部安装到位后，首先需要由潜水员对完工细节状态进行水下调查确认，包括安全网模块编号确认、网面完整性检查、连接绑扎带是否牢固等，保证整个围网的完整性。

其次，还采用扫测声呐对安全围网的整体安装状态进行扫测确认。“深潜号”按照图12标识的路径分别对安全围网的四个角和四条边进行扫测。扫测结果如图13所示，安全围网连续封闭、没有缺口、摆放规整达到设计要求。

3 结论

在安全围网设计时考虑了多种因素的影响，围网的结构尺寸和安装范围不仅滿足结构的坐底稳性、遗骨漂流范围的要求，而且还考虑了对现场作业船舶抛锚布场及后续施工的影响，并通过模块化设计和组合吊装的方法，提高了安装效率和安装质量，缩短了工期。

在完成沉船打捞后的沉船区域后扫测阶段中，发现水下安装了一年之久的安全围网仍然保持了比较好的完整性，表明安全围网的设计科学合理、牢固稳定，同时也极为便利的限定了后扫测范围。通过潜水员海底探摸，在安全围网内发现多个疑似遗骸和遗物，可知安全围网在整个打捞作业期间确实对防止遗骨和遗物的流失起到重要作用。

安全围网的使用在整个世界打捞史上尚属首次，是上海打捞局针对“世越号”打捞工程所提出的一套创新设计与施工方案，安全围网在原先封窗防护基础上又提供一层保障，如此严密的防流失措施，体现了本次人性化打捞精神，且得到了韩国政府和遇难者家属的充分肯定和高度认可。

参考文献：

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

[2] 黄祥鹿， 陆鑫森， 海洋工程流体力学及结构动力响应[M].上海交通大学出版社， 1992.