凱撒利亞Caesarea人工港口(公元前23-15)

世界第一座純人工建成的港口

在現代跨海大橋的施工地盤,我們經常會見到將巨大的圓筒狀沉箱直接打入海床,然後灌注混凝土的做法,建造人工島作為大橋既基座。讀者看這個節目的時候,有多少人知道這種技術是甚麼時候開創呢?

答:第一個採用沉箱灌水泥法建造既巨型結構,就是2千多年前希律王所建既凱撒利亞(Caesarea,或譯該撒利亞)人工港口(Artificial Port)

凱撒利亞人工港的技術,跟今日大橋基座建設使用既技術,除左規模更大之外,原理基本上接近完全相同。2,000年前,凱撒利亞絕對稱得上不可能的超級工程,而且完全體現羅馬建築科技既高度超前。沒有羅馬人發明,可以在水底下凝固既火山灰水泥(Pozzolana),沒有羅馬帝國既強大海運同洲際船運能力,凱撒利亞人工港口根本不可能建成。

凱撒利亞地圖

凱撒利亞地圖

沉沒既人工港口響水下既輪廓到而家仍清晰可見

沉沒既人工港口響水下既輪廓到而家仍清晰可見

征服自然的欲望

對希律王的single-minded ambition黎講,nothing is impossible,冇野係冇可能。越係冇可能既野,佢就越係要做比你睇,比你跌眼鏡!馬薩達既空中行宮已經證明左比大家睇佢可以征服高山、征服原野,奔向廣闊的天空;今次就係時候要征服大海,所以他選擇了凱撒利亞呢個地方做選址。首先,凱撒利亞是絕對不適合用黎做港口既位置,它不但止沒有優良的天然港,而且海岸線相當筆直,根本不適合船停靠。但隨著羅馬國力日盛,整個地中海盆地都通過羅馬運輸船團連繫成一體,現有港口吞吐量日益飽和,漸漸不敷壓力。而地中海東岸缺乏港口既情況,早晚一定要找個方法解決。希律王當然睇到問題所在,但自然海岸線係咁樣,你有乜辦法?

希律王既答案好簡單:「冇,就由我地黎創造。」

咪咪咪住先,咁即係點?個海岸線直架喎,點起呀?咁分明強人所難者!

征服大海的秘密

「水泥!建造凱撒利亞人工港口既秘密就係羅馬水泥!」

大家仲記得,之前講回響神殿時,羅馬人已經開始用水泥建造穹頂。但羅馬水泥最有趣既特性係咩呀?係可以響海水中凝固!希律王聘用既建築師好快就想出建造完全人工港口既方法,佢地既計劃係響海面上面劃出面積25英畝既人工深水港口,人工港口由南北兩條防波堤圍繞,南堤道向海中心建伸200米,再L形向北300米,總長500米,大約有40米闊,上面建有燈塔。北堤道向海中心延伸240米。南北兩堤中間,即港口東北有道面狹窄既入口(防止海沙淤積),入口兩邊由兩座塔夾往;公海上既船從果度進入深水港口。同人工港口相連既,係一座全新規劃既城市。呢個規模既project,即使以現代既技術衡量,它既工程複雜程度,跟落成速度都係令人印象深刻!

人工港口設計圖,可見排水道和雙層防波堤設計

人工港口設計圖,可見排水道和雙層防波堤設計

施工中的凱撒利亞港口復完圖

施工中的凱撒利亞港口復完圖

施工中的凱撒利亞港口復完圖乙

施工中的凱撒利亞港口復完圖乙

Vitruvius

回到到如何施工的問題上,古羅馬既作者其實已經給了不少提示。前25年,羅馬建築師維特魯威(Vitruvius,希望大家仲記得呢個名,他著作的是堪稱經典的《建築十書/De Architectura)就寫到,先將長木打入海床,圍起木板,然後灌入水泥,是最簡單的辦法,但只適用於淺水,深水木條長度不夠就用沒法如此施工。所以只係圍堤近岸處才用這個方法。那麼深水之處如何施工呢?這個就稍微麻煩。在凱撒利亞水下考古中發現,希律王手下既建築師至少有兩種方法。

維特魯威提及既圍板法,水深之處較難採用

維特魯威提及既圍板法,水深之處較難採用

1. 這個方法在史學者約瑟夫(Josephus) 的書中有提及的。首先響岸上建造一個雙重圍壁既木沉箱(大約11x15x4),木沉箱在未灌注水泥前會浮在水面。然後海船會將沉箱拖曳到施工地點,先固定地點,然後響兩壁之間既空位注入水泥令沉箱沉入海床,到最後在中間放水泥並將它注滿。

沉箱法,沉箱被拖曳至施工場地,灌滿水泥,其上鋪砌石塊

沉箱法,沉箱被拖曳至施工場地,灌滿水泥,其上鋪砌石塊

沉箱法,沉箱被拖曳至施工場地,灌滿水泥,其上鋪砌石塊乙

沉箱法,沉箱被拖曳至施工場地,灌滿水泥,其上鋪砌石塊乙

2. 另一個方法,類似1.,同樣岸上建造一個木沉箱,底部先注入少量水泥令它半浮半沉,然後用船拖到施工地點。確定位置正確,然後先至注入餘下既水泥,令佢沉到海底。

沉箱法 2

沉箱法 2

無論用甚麼方法,到最後水泥防波堤頂部都會鋪砌石塊作為碼頭同路面,再上面可以起野,例如防止海浪湧入既高牆、燈塔等等。首先起人工島,然後逐漸加長堤道將人工島連起黎,施工水深可以達到10米以上。為防止泥沙淤積,防波堤上亦有開孔,讓每日潮漲潮退帶走水中泥沙。部分工序要在水底進行,例如用黎固定防波堤末端既海底既巨大石塊,需要用到鐵扣同鉛密封,可見施工難度。

利用起重機在海上施工,起重機同時亦可作起卸貨物之用

利用起重機在海上施工,起重機同時亦可作起卸貨物之用

材料何來?

除此之外,獲得建築所需材料也不是一件易事!為了建造人工島同防波堤,建築工地需35,000立方米既水泥,包括52,000噸從意大利進口既火山灰作為必需既材料。另外需要石灰、石材各12,000立方米,進輸同物流既挑戰唔細。凱撒利亞人工港口能夠獲得需要既建築材料,羅馬大批大噸位既貨船功不可沒。公元前10年,羅馬帝國第一任皇帝凱撒.奧古斯都(Augustus)親自出席隆重為佢命名呢個港口既啟用典禮;港口落成後一共使用超過300年,直到公元4世紀因地質變化令防波堤開始移位,導致港口沉入海中,無法再使用。不過作為人類歷史上既第一次,凱撒利亞可以話已經超額完成了它的任務,亦成就了一個超前世界既建築奇跡。






圖片來源 : Day 2 以色列 – 特拉維夫 [Tel Aviv] (1)凱撒利亞[Caesarea] – 人工海港