浅谈人防工程设计要点及常见问题

2022-04-30康淑丽

中国建筑金属结构 2022年3期

康淑丽

0 引言

社会不断进步，国民经济快速发展，各种新的科技成果涌现出来，人民防空正在不断扩大职能范围。人防工程除了需要在战争的时候对敌人的空袭予以防备之外，还可以减轻由于战争带来的危害，在和平时期也可以很好地发挥作用，即有效应对恶劣自然环境造成的灾害，预防突发事故，使得经济有所保障，同时对经济发展起到一定的促进作用。作为防护建筑的人防工程，对于建筑要合理设计，主要的工作就是坚持工程防护原则，对于工程要采取科学有效的防护措施。

1 建筑工程设计中做好人防工程设计工作的重要性

在当前的建筑工程中，人防工程施工建设发展步伐非常大，人防工程的设计作为建筑工程设计中的重要组成部分，在进行设计的过程中对于建筑物的实际情况要充分了解，基于人防工程的等级从科学的角度出发合理设计。要充分认识到，设计建筑工程的时候，人防工程设计是重要的内容，如果有战争发生，人防工程就可以用来作为医疗救护场所，为作战部队提供医疗服务，也可以将专业人员隐蔽在这里；这里还可以作为隐蔽的储藏场所，将战争使用的物资以及设备、军用车辆等等隐蔽在这里。处于和平年代，人防工程的作用也是非常大的，可以作为停车场或者地下商场，也可以设计为地下商业街等等，使得人们日常生活更加便利，资金投入量减少，在社会经济发展中起到一定的促进重要。

2 工程防护原则

2.1 有效抵御武器杀伤破坏的人防工程

2.1.1 甲类人防工程

这种工程的防御工程是非常大的，能够有效抵御核爆炸冲击波和热辐射，避免产生放射性沾染，还可以起到防御核电磁脉冲的作用，这种类型的功能对杀伤性破坏因素具有很好的抵御效果；甲类人防工程对化学武器具有很好的防御功能，避免生物武器以及常规武器造成杀伤破坏作用，防止地面建筑物因为各种灾害而倒塌，对于城市火灾也可以起到很好的预防作用。

2.1.2 乙类人防工程

这种类型的功能对于预定的化学武器可以起到很好的预防作用，避免生物武器以及常规武器造成巨大的破坏；可以防止地面建筑物受到破坏而倒塌，对于城市火灾也可以起到很好的预防作用。

2.2 人防工程的防护原则

在防护核武器的时候仅仅对一次作用予以考虑，并不会对多次重复作用予以考虑；如果是常规武器，其防护性也仅仅考虑一次作用，防空地下室一般不会过多地考虑抵御炸弹的效果，也不会考虑其是否具有破坏性的作用；人防工程是否具有防化等级，战时功能起到很好的确定性作用，如专业队队员掩蔽部，一等人员掩蔽所防化等级为乙级，二等人员掩蔽所的防化等级为丙级，物资库的防化等级则为丁级等。

3 工程防护措施

为了合理地解决人防工程的设计问题，需要对杀伤兵器及其对工程措施的作用特征有一定的了解。人防工程面临的主要威胁有常规武器、核武器、生化武器等。

3.1 常规武器的防护

常规武器是将炸药以及燃烧剂作为填装物，当炸药经过点燃之后，产生化学反应，可以瞬间将敌方消灭。人防工程对常规武器可以起到有效的抵御作用，比如，航空炸弹是常规武器，也被简单地称为炸弹，或者航弹。根据炸弹所产生的不同破坏作用，可以对其进行划分，即破坏力不是很大的普通爆破弹、具有一定破坏作用的混凝土爆破弹，具有非常强破坏力的穿甲弹和半穿甲弹。人防工程只考虑防普通爆破弹。普通爆破弹是利用其弹内炸药的爆炸作用杀伤人员、破坏建筑物。

按常规武器直接命中并且要求不产生局部震塌破坏的工程，如果以结构直接防护则需要有很大的结构厚度。例如抗750lb 的普通爆破弹，就需要2.0～2.5m 厚的钢筋混凝土，如常规武器口径越大，需要的结构厚度也就越大。因此，对于等级较高、要求防常规武器直接命中的工程，宜采用成层式的结构，也即在工程结构上设置遮弹层，或采用岩石中的坑道式结构以及深埋结构，使常规武器离开工程结构一定距离以外爆炸，而不是贴近或者侵彻到工程结构内部爆炸。对于防护等级较低的一般防护工程，对于常规武器是否能够命中的问题不需要考虑，而是要对其非直接命中方面的问题予以考虑。例如按平战结合，量大面广的防空地下室等普通人防工程。为了防止孔口设备被炸坏，使工程丧失抵抗爆炸冲击波和防毒能力，防护密闭门，防爆波活门等应尽量靠里设置。人防工程的出口和入口位置要做好分散布置工作，室外出口和入口至少为一个，而且要保证出口和入口的位置尽量分散布置以提高出入口战时的可靠度。另外在人防工程内部还需要合理划分，按照规定可以划分为两个单元，其中一个时防护单元，另一个是抗爆单元，采用这种划分方式可以使工程有较高的生存概率。对于常规武器爆炸空气冲击波以及土中压缩波的整体作用，防护结构和口部防护设备，包括口部通道，门框墙等口部构件均必须有足够的抗力。

3.2 核武器的防护

核武器的一个重要特点是，当其中的原子弹产生核裂变反应时候，或者氢弹产生核聚变反应的时候，短时间内就会有巨大的能量释放出来，对于人员具有大规模的杀伤力，甚至可以对城市的各项设施造成破坏。核武器作为先进的现代化武器，其威力是非常大的，已经超乎人们的想象，往往是用“梯恩梯（TNT）当量”表示的。所谓“当量”，就是用于表达重量的单位，普通的梯恩梯炸药相当于核爆炸能量。如果是原子弹梯恩梯当量，少则可以达到几万吨，多则可以达到几十万吨，氢弹的梯恩梯当量少则可以达到几十万吨，多则可以达到几百万吨，甚至能够达到几千万吨，可见其能量是非常大的。

核武器的杀伤破坏因素主要为空气冲击波和早期核辐射（包括热辐射和城市火灾）。

3.2.1 空气冲击波（简称“冲击波”)

人防工程以考虑核武器空中爆炸为主，一般不考虑直接的冲击对人防工程的危害。核武器的应用中之所以能够产生极大的杀伤破坏，空气冲击波起到了重要的作用，在核爆炸能量当中，冲击波能量能够占有一半。之所以会产生冲击波，一个主要的原因是核爆炸的过程中会有气团形成，不仅温度高，而且压力也非常大，在快速膨胀的过程中，周围的空气猛烈压缩，就会有纵波形成，具有非常强的间断面。在冲击波波阵面的后面为高压高速气流，冲击波形成之后，所产生的能量非常大，其破坏力也是非常大的。

核爆空气冲击波对地下工程的破坏途径主要有：

（1）冲击波会进入到人防工程的各种孔口当中，这里的通道遭到破坏，临空墙破损，即便是孔口所安装的防护设备也会遭到破坏，对内部的人员起到杀伤作用。

（2）随着地面压缩之后，会有土中压缩波产生，由此对地下防护结构造成破坏。

（3）出入口附近的地面建筑物以及通风口附近的挡土墙遭到破坏，就会导致工程口的部位出现堵塞。

综上，防核的人防工程结构和口部构件要按照空气冲击波和土中压缩波的动力作用进行设计，出入口的防护密闭门和防护盖板，通风口的悬板活门和阀门，进排水系统的消波防爆装置和电力通讯管道的防爆密闭装置等口部防护设备必须有足够的抗力，并使通过各种消波设施的冲击波余压低于允许值。另外，专供平时使用的出入口、通风口和其他孔洞应在临战前封堵。出入口露出地面部分宜做成破坏后易于清除的轻型构筑物，应设置二个及以上的出入口并保持不同朝向和一定距离以减少同时遭到破坏的可能性。直通地面的工程出入口和通风口应避开地面建筑物的倒塌范围，或设置防倒塌棚架，防倒塌棚架要能承受核爆炸动压以及地面建筑物倒塌荷载的作用。防倒塌棚架中的围护墙应采用在冲击波作用下易破碎的轻型材料构筑，否则反而会堵塞出入口。

3.2.2 早期核辐射

早期的核辐射也被形象地称为贯穿辐射，主要包括两个方面的内容，其一为热辐射；其二为城市火灾等等。

所谓的“早期核辐射”，就是核爆炸产生的瞬间，经过核反应，就会有γ 射线辐射出来，伴随有中子流。在早期阶段，核辐射被称为“早期”，主要是由于核爆炸之后会有灰尘再次落回到地面上、水面上，都具有很强的放射性，其所具有的杀伤破坏性质等同于早期核辐射，都属于核辐射。当早期核辐射形成，即为核爆炸处于初期阶段，此时会有放射性灰尘产生，污染到地面和水面，当核爆炸产生几十分钟之后，在爆炸的瞬间会有核辐射形成，此为早期核辐射。

如果人防工程有早期核辐射进入其中，重要的途径如下：

（1）透过覆土和工程结构进入室内。

（2）从出入口通道并穿透防护门、密闭门或穿过临空墙进入室内。

早期核辐射在穿透一定厚度的材料后会被削弱，材料的厚度和密度越大，削弱程度越显著。因此对于有一定埋深的地下工程，一般不必考虑早期核辐射透过土壤覆盖层和工程披覆结构进入工程内部的危害。

为了减少从出入口通道进来的核辐射，防护密闭门、密闭门加起来要有一定的总厚度，通道也要有一定的长度。增加通道拐弯数量对削弱来自口部的辐射最为有效，每经过一个直角拐弯，辐射剂量就削弱到原来的7%。另外，与临空墙紧邻的个别房间如能透入较大剂量的辐射，必须增大临空墙厚度或者改变建筑布局。

3.3 生化武器及放射性沾染的防护

所谓的“化学武器”，就是将化学毒剂充分利用起来，以对人员造成杀伤，导致植物遭到毁灭。将生物作为达到目的的兵器，就是生物武器，其主要依赖于各种类型的微生物，都具有致病性，主要包括各种细菌、病毒、衣原体以及立克次体等等，还包括一些毒素，主要是透过细菌产生的，如此制造的武器可以对人员造成杀伤力，也可以杀死牲畜，对于微生物施放所采用的方法类似于化学武器。当产生放射性污染的时候，就是放射性的核爆炸产物和放射性灰尘会不同程度地污染地面和以及水源等等。多功能核爆炸之后，放射性微粒通常会在0.5h～1.0h之后，从空中落回到地面上或者水面上。

纵观杀伤性武器，主要包括三种，即化学武器、生物武器以及放射性污染，各自的性质不同，但是存在共性，也就是说，都可以从孔口的位置进入到人防工程的内部。所以，在工程的处理方面都可以采用类似的防护措施。要使得人防工程内部有密闭区域形成，或者是在室外染毒情况下可以让室内人员有良好的生存条件，即为其提供必要的新风等等。

人防工程需要满足必要的防护密闭措施。

人防围护结构对于密闭要求要能够充分满足，通常而言，工程主体主要采用的是钢筋混凝土，使用的是整体浇筑方式形成；当作战的时候，处于隔绝防护时间，可以让室内的人员能够继续生存下去，人防工程的内部的空间充足，可以让人员在这里生存下去；在新风系统当中滤毒通风设施还会有密闭阀门；当作战的过程中，在主要的出入口有密闭门设置，还有通风换气设施，有比较简单的防毒通道，还会有洗消间或者洗消设施，都非常简单；当作战的时候，次要出入口需要有密闭门设置，还有密闭通道。

4 人防工程设计中的常见问题

综上所述，人防工程的出入口位置是工程联系的重要途径，当然也非常显眼，容易暴露，更容易遭受对方的攻击，这里是工程防护中非常容易遭到攻击的部位，所以，在人防工程中，对于口部防护设计要予以重视，不仅是重点，而且难度非常大。但在设计过程中往往存在不足。

4.1 主要出入口防倒塌设计

人防工程在战争的时候要能够很好地发挥作用，出入口是非常重要的部位，所以，需要将其在倒塌范围之外布置好，防止有倒塌物出现而将这里堵塞。当投弹点以及倒塌物飞散的时候并不存在规律性，即使在倒塌范围之外，仍需注意防堵塞问题。目前，有的主要出入口虽然设在地面建筑的倒塌范围之外，但为了保证和平时期能够使用，建筑面积需要进一步增加，让口部建筑成为地面建筑物，规模要相对小一些，也可以形成一定的规模，这样的出入口，实际上变成了“室内出入口”，这种做法是不符合战时使用要求的。所以在倒塌范围之外的口部建筑通常所采用的是轻型建筑，这是因为轻型建筑被核袭击之后，就会有冲击波产生，不会将塌落物“吹走”，也不会因此造成堵塞问题。当处于相对密集的建筑群当中，室外出入口没有条件在地面建筑倒塌范围外布置的时候，口部建筑的设计需要严格按照防倒塌棚架进行，顶盖和柱子的抵抗力充足，支撑倒塌荷载和预定冲击波荷载，不会因此出现倒塌问题。

4.2 地下室出入口至坡道处设置的防护密闭门未做弯曲或者折转通道

由于设计人员设计理念不够清晰或者地面位置紧张等原因，目前有不少平战结合的人防工程的汽车库出入口至坡道处设置的防护密闭门没有做弯曲或者折转通道，战时一旦工程口部受到常规武器的袭击，其爆炸碎片就会破坏防护密闭门，使工程口部失去防护能力，因此，在设计该类工程出入口坡道时，应把通道中心线适当弯曲或者折转，使人员站在通道口的外侧，看不到防护密闭门。

4.3 封堵未考虑封堵人员出路

《人民防空地下室设计规范》规定：当电梯通至地下室时，电梯必须设置在防空地下室的防护密闭区域范围以外。电梯在平时也可以提供服务，在战争时期，由于电能供应无法保证，而且地面的建筑物遭到空袭之后容易被破坏，所以，防空地下室在战争时期对于电梯的使用不会考虑，考虑到平时需要使用，当地面建筑电梯直接通向地下室的时候，就需要将电梯间设置在防护密闭区以外。在进行设计的时候，一些封堵没有考虑到人员的出路，单独的电梯下地下室，采用临战封堵做法，封堵后，封堵人员没有楼梯出入口出至地面。当只有单独电梯的情况下，应采用两道人防门进行封堵。