基于防護(hù)效能的人防指揮工程設(shè)計(jì)探討

譚勇

0 引言

在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，人防指揮工程作為防空行動(dòng)組織指揮的主要場(chǎng)所，是用于接收、分發(fā)和處理各類信息的核心樞紐，直接關(guān)系到防空襲作戰(zhàn)行動(dòng)順利展開(kāi)，人防指揮工程的防控效能高低，很大程度上決定了戰(zhàn)爭(zhēng)的成敗。人防指揮工程依據(jù)地位和作用主要?jiǎng)澐譃樗牡龋阂坏仁鞘　⒆灾螀^(qū)和直轄市指揮工程；二等是省會(huì)城市、人民防空I 類城市以及計(jì)劃單列城市；三等是地級(jí)市、直轄市中心城區(qū)；四等是縣級(jí)市的人防指揮工程。而當(dāng)前戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出很多前沿技術(shù)手段，尤其是地面?zhèn)刹?、空中偵察等技術(shù)手段的應(yīng)用，使目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率大幅度提升。電子戰(zhàn)技術(shù)不斷更新發(fā)展，致使信息安全面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。武器命中精度逐步提升，重復(fù)打擊變成現(xiàn)實(shí)，在大量精準(zhǔn)打擊下，給工程帶來(lái)的損毀程度也增強(qiáng)。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)從以往的概率打擊朝著復(fù)合打擊鏈條方向過(guò)渡。而人防指揮工程設(shè)計(jì)如果仍然被動(dòng)式采用土木工程技術(shù)，不斷增加防護(hù)層來(lái)營(yíng)造安全空間，難以滿足信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的防控指揮需要，因此新時(shí)期應(yīng)該基于防護(hù)效能進(jìn)一步推動(dòng)人防指揮工程設(shè)計(jì)優(yōu)化，最大程度上增強(qiáng)人防指揮工程的防護(hù)效能，為應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能爆發(fā)的戰(zhàn)爭(zhēng)提供堅(jiān)實(shí)保障。本文在明確人防指揮工程設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地建立的防護(hù)能力評(píng)估模型，為人防指揮工程的防護(hù)效能評(píng)估提供了更加精準(zhǔn)、可靠的依據(jù)，在推動(dòng)人防指揮工程設(shè)計(jì)和建造方面具有積極作用。

1 基于防護(hù)效能的人防指揮工程設(shè)計(jì)

當(dāng)前時(shí)代武器日新月異，精確制導(dǎo)武器已經(jīng)可以做到精確打擊、重復(fù)打擊，但其優(yōu)勢(shì)突出的同時(shí)，也具有相應(yīng)的缺點(diǎn)，具體如下：其一，攻擊前需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域偵查定位，收集精準(zhǔn)準(zhǔn)確的信息，包括定位、圖像、功能和特征等信息；其二，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要求較高，受到不良戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境影響較大，技術(shù)較為復(fù)雜，而且后期維護(hù)難度較大；其三，在攻擊過(guò)程中容易受到干擾影響，所以通過(guò)施加有效的電磁干擾，即可降低攻擊命中精度，進(jìn)而使武器失效。另外，為了應(yīng)對(duì)精準(zhǔn)打擊，我國(guó)已經(jīng)研制出了多種防護(hù)技術(shù)手段，其中綜合防護(hù)手段可以有效解決空襲防護(hù)問(wèn)題。因此，在人防指揮工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)建立綜合防護(hù)體系，通過(guò)多樣化的防護(hù)手段來(lái)增強(qiáng)人防指揮工程的防護(hù)效能，最大程度上保障人員安全。

綜合防護(hù)思想的核心在于在有限的經(jīng)費(fèi)投入下，取得更加理想的防護(hù)效果，更具性價(jià)比。人防指揮工程具有多重性、綜合性和量化難的特點(diǎn)，但更加關(guān)注計(jì)算效費(fèi)比，如果僅僅是追求工程的防護(hù)性能，則會(huì)大大增加防護(hù)成本。實(shí)際上，效費(fèi)比直觀展現(xiàn)出了邊際效益、成本核算、量化分析、過(guò)程控制等管理理念，致力于投入和產(chǎn)出精準(zhǔn)計(jì)算和管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升防護(hù)效果的目的。不同的人防指揮工程有著不同的特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)律，因此在面臨武器打擊時(shí)，不同武器、不同打擊方式和氣候條件的差異等，都會(huì)造成最終打擊效果的差異。所以，在人防指揮工程防護(hù)方案編制中，應(yīng)多方考量防護(hù)效果、防護(hù)手段、防護(hù)成本以及發(fā)展趨勢(shì)等因素，進(jìn)而做出合理決策。但由于各種因素之間會(huì)相互產(chǎn)生作用和矛盾，令決策過(guò)程更加復(fù)雜化，所以將綜合防護(hù)手段應(yīng)用到人防指揮工程中，要分析具體應(yīng)用方法、方式、途徑、費(fèi)用和效果等因素，依據(jù)毀傷效應(yīng)和防護(hù)效果來(lái)確定最佳的防護(hù)措施。所以，應(yīng)該建立防護(hù)效能評(píng)估模型，在輸入相關(guān)因素基礎(chǔ)上，編制切實(shí)可行的防護(hù)方案。

為了最大程度上提升人防指揮工程的防護(hù)效能，應(yīng)踐行概率防護(hù)理念到實(shí)處，從最佳防護(hù)效果角度著手編制基于防護(hù)效能的人防指揮工程設(shè)計(jì)方案。綜合防護(hù)需要全方位考慮工程和整體性，實(shí)現(xiàn)防護(hù)系統(tǒng)功能最優(yōu)化。單一措施防護(hù)效果即使再理想，也有一個(gè)極限值，越往上效費(fèi)比越低，即使增加投入防護(hù)效能也很難得到顯著提升。所以，應(yīng)充分考量人防指揮工程特點(diǎn)，尋找切實(shí)可行的防護(hù)措施，在此基礎(chǔ)上編制多種方案，比較不同方案的防護(hù)效果，進(jìn)而確定防護(hù)效能最高的設(shè)計(jì)方案。

2 人防指揮工程的防護(hù)能力評(píng)估模型

2.1 綜合防護(hù)能力評(píng)估模型

通過(guò)綜合防護(hù)理念滲透應(yīng)用，綜合評(píng)估人防指揮工程的防護(hù)能力，結(jié)合信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下打擊條件、作戰(zhàn)方式變化，以及武器裝備定位、發(fā)現(xiàn)和制導(dǎo)等變化，建立較全面的防護(hù)能力評(píng)估模型。

（1）計(jì)算戰(zhàn)時(shí)人防指揮工程防護(hù)能力。在戰(zhàn)時(shí)階段，偵察手段有x 種，彈頭m 枚，在此供給條件下，選擇y 種隱真示假措施、d 種誘爆類防護(hù)措施、z 種干擾措施，基于b 中工程防護(hù)措施來(lái)計(jì)算人防指揮工程的生存能力P，如公式（1）所示：

其中，P是攻擊方式突破防空網(wǎng)的概率，P是人防指揮工程被偵查識(shí)別的概率，P是z 種干擾下攻擊武器命中人防指揮工程的概率，P是d 種誘爆類措施下攻擊武器命中人防指揮工程的概率，P（）是i 枚彈頭攻擊下工程復(fù)合毀傷概率。

（2）日常人防指揮工程生存能力計(jì)算。除了戰(zhàn)時(shí)，日常人防指揮工程也要考慮到可能出現(xiàn)的人為抵近破壞，如果缺少合理有效的安全防衛(wèi)措施，可能也會(huì)被敵人偵察到，并針對(duì)性地襲擊。采用干擾和預(yù)設(shè)偽裝等防護(hù)措施下，可能會(huì)增加工程的日常曝光率。如果受到車輛、人員和武器侵入，則需要采用合理有效的防護(hù)措施增強(qiáng)工程生存能力。就日常人防指揮工程生存能力P，如公式（2）所示：

其中P是工程偽裝防護(hù)措施時(shí)工程被發(fā)現(xiàn)概率，P是人員入侵工程概率，P是入侵人員進(jìn)入工程后出現(xiàn)危害的概率，P是危害發(fā)生下工程遭受軟硬破壞的綜合概率。

（3）人防指揮工程綜合防護(hù)措施費(fèi)用計(jì)算。工程采用綜合防護(hù)措施需要消耗的成本費(fèi)用，同樣是工程設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的一項(xiàng)內(nèi)容。建設(shè)費(fèi)用敏感度相對(duì)較高，因此需要在工程總費(fèi)用內(nèi)最大程度上增強(qiáng)工程整體防護(hù)能力。工程總費(fèi)用s.tF計(jì)算公式如公式（3）所示：

其中[F]是工程綜合防護(hù)措施總投資，F(xiàn)是B 種工程防護(hù)措施成本費(fèi)用，F(xiàn)是y 種隱真示假類措施的成本費(fèi)用，F(xiàn)是z種干擾類措施成本費(fèi)用，具體計(jì)算方法與隱真示假類措施相同。F是d 種誘爆類措施成本費(fèi)用，F(xiàn)是日常各類防護(hù)措施的成本費(fèi)用，F(xiàn)是非工程防護(hù)措施支出的成本費(fèi)用。

2.2 人防指揮工程防護(hù)效能優(yōu)化

基于人防指揮工程的綜合防護(hù)，其本質(zhì)目標(biāo)是增強(qiáng)工程防護(hù)能力和戰(zhàn)時(shí)生存能力，在具備理想的防護(hù)效果同時(shí)，將防護(hù)成本費(fèi)用控制在合理范圍內(nèi)。綜合防護(hù)體系中涵蓋了多種防護(hù)措施，基于上述模型定量分析和優(yōu)化切實(shí)可行，但具體實(shí)踐中則需要充分考量防護(hù)性質(zhì)、防護(hù)重點(diǎn)內(nèi)容和面臨的威脅，積極優(yōu)化防護(hù)措施，建立定量分析模型，實(shí)現(xiàn)人防指揮工程的綜合防護(hù)能力深層次優(yōu)化。

傳統(tǒng)防護(hù)效能分析通常是在假定偵察和攻擊情況下進(jìn)行，這些因素是固定不變的，因此很少考慮到P、P、P等因素的變化影響，將其看作是一種固定常量，未能綜合考量敵方隱真示假類措施和突防概率下的偵察識(shí)別概率，以及干擾和影響措施下的工程被命中概率，僅僅是武器命中工程下分析人防指揮工程的防震隔震能力、結(jié)構(gòu)抗力、抗電磁脈沖毀傷等能力變化。但實(shí)際上，工程結(jié)構(gòu)僅僅是決定人防指揮工程生存防護(hù)能力的一個(gè)主要指標(biāo)，有效增強(qiáng)工程整體的生存保障能力，除了考慮到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改良以外，還要綜合考量其他武器裝備更新、人員等因素，以便于取得理想的防護(hù)效果。所以，人防指揮工程綜合防護(hù)措施選擇，要提供多種方案來(lái)滿足防護(hù)需要，而選擇哪種方案可以取得最為理想的防護(hù)能力，則是目前人防指揮工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

3 基于防護(hù)效能的人防指揮工程設(shè)計(jì)

為了最大程度上提升人防指揮工程防護(hù)效能，在設(shè)計(jì)階段需要充分考量投入和產(chǎn)出效果，便于工程最低投入下取得最大防護(hù)效果，有效應(yīng)對(duì)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。但需要注意的是，由于人防指揮工程的多重性和綜合性，不可避免增加了工程的成本費(fèi)用，需要設(shè)計(jì)人員關(guān)注工程防護(hù)效能同時(shí)，兼顧成本支出控制，做好工程細(xì)節(jié)管理，充分依托于實(shí)際需求優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人防指揮工程通常埋深較深，受到地下水因素影響較大，工程的抗形變要求較高，尤其是戰(zhàn)時(shí)荷載遠(yuǎn)超平時(shí)，戰(zhàn)時(shí)極限承載力[β]=3，平時(shí)使用極限狀態(tài)則[β]≤1。所以，基于戰(zhàn)時(shí)荷載與靜載組合計(jì)算的方式來(lái)得到主體結(jié)構(gòu)極限承載力，并基于平時(shí)荷載計(jì)算外圍結(jié)構(gòu)極限承載力，在全方位考量下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證人防指揮工程可以正常使用。

3.2 人防口部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人防口部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括人防門扇、擴(kuò)散室墻體、密閉墻、臨空墻和門框墻配筋等，在車道、豎井壁和人防出入口樓梯等需要配筋。結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域，承載力較大，因此是人防指揮工程設(shè)計(jì)重要內(nèi)容，需要充分考量不同部件受力狀態(tài)。

3.3 臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要明確相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，選擇平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的防控工程，進(jìn)行一次性平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)?；谄綉?zhàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以滿足轉(zhuǎn)換前后不同狀態(tài)的受力要求，同時(shí)需要在設(shè)計(jì)方案中標(biāo)明受力轉(zhuǎn)換位置、要求和方法。各個(gè)防護(hù)單元臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)該在2 個(gè)以內(nèi)。依據(jù)受力方向各類型，主要有單元外和單元間兩個(gè)類型。故此，通常在臨近兩個(gè)防護(hù)單元之間洞口中間點(diǎn)設(shè)置預(yù)埋件。

3.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)

（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件厚度。在人防指揮工程設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員將多數(shù)關(guān)注點(diǎn)投入在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面，認(rèn)為計(jì)算通過(guò)即可，但實(shí)際上結(jié)構(gòu)計(jì)算通過(guò)僅僅是為了保證結(jié)構(gòu)受力安全性，卻忽視了人防指揮工程自身應(yīng)具備的核輻射防護(hù)能力。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)件厚度應(yīng)該滿足結(jié)構(gòu)安全性和核輻射防護(hù)設(shè)計(jì)要求，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量。

（2）結(jié)構(gòu)變形縫設(shè)置。在設(shè)計(jì)中，如果僅僅考慮到地面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，地下工程的結(jié)構(gòu)縫設(shè)置卻過(guò)于隨意，將嚴(yán)重影響到人防指揮工程戰(zhàn)時(shí)防護(hù)密閉性，容易被有害氣體入侵。所以，要依據(jù)整體結(jié)構(gòu)布設(shè)結(jié)構(gòu)變形縫。

（3）人防指揮工程塑性和振動(dòng)性要求。為了保證工程結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，通常選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，相較于常規(guī)工程項(xiàng)目，人防指揮工程的縱向受力鋼筋錨固長(zhǎng)度執(zhí)行更加嚴(yán)格。雙面配筋鋼筋混凝土板以及墻體設(shè)置中，按照梅花形配置鋼筋，直徑在6mm 以上，間距則不超過(guò)500mm。由于人防指揮工程密閉性特性，在設(shè)置結(jié)構(gòu)后澆帶時(shí)，則要避免設(shè)置在人防口部區(qū)域，此類區(qū)域的混凝土應(yīng)一次性澆筑成型。

3.5 結(jié)構(gòu)防荷載設(shè)計(jì)

人防指揮工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有頂板、外側(cè)墻和底板等構(gòu)件設(shè)計(jì)；孔口防護(hù)設(shè)計(jì)具體包括消波系統(tǒng)防護(hù)設(shè)備和出入口防護(hù)，其中出入口防護(hù)進(jìn)一步細(xì)化有門框墻、臨空墻和防護(hù)密閉門計(jì)算等內(nèi)容。人防防護(hù)設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是為了抵御空氣波，減少對(duì)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的干擾。如果核武器爆炸，沖擊波傳送到地表后，會(huì)形成反射沖擊波，在經(jīng)過(guò)壓密、加熱處理后的空氣中傳播，因此壓力較高，而相較于入射波而言，反射波的傳播速度更快，反射波波陣面在追上入射波波陣面后，匯聚成沖擊波。沖擊波波陣與地面靠近區(qū)域，是與地面保持垂直狀態(tài)的，所以沖擊波是保持水平狀態(tài)傳播，對(duì)于一些防護(hù)效能不強(qiáng)的人防指揮工程而言，受到?jīng)_擊波影響非常大。人防指揮工程的地下室頂板會(huì)受到地面沖擊波的負(fù)壓和超壓作用，沖擊波作用在底板和側(cè)壁后，會(huì)加劇土體運(yùn)動(dòng)，上層土體受壓連續(xù)下傳壓力，如果受到底板和側(cè)壁阻擋，則會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓和超壓作用，因此需要做好底板和側(cè)壁結(jié)構(gòu)的抗荷載設(shè)計(jì)。

3.6 防倒塌設(shè)計(jì)

人防指揮工程設(shè)計(jì)專業(yè)性較強(qiáng)，其中涉及諸多內(nèi)容，其中防倒塌設(shè)計(jì)尤為重要。部分工程由于設(shè)計(jì)水平偏低，在戰(zhàn)時(shí)受到外部攻擊會(huì)發(fā)生倒塌，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。如，出入口倒塌問(wèn)題出現(xiàn)，通常是由于地下水出入口在建筑物倒塌范圍內(nèi)設(shè)置，缺少配套的防倒塌措施，也未能做好戰(zhàn)平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。此種情況下，一旦在戰(zhàn)時(shí)將會(huì)造成出入口坍塌，威脅到人員安全，因此需要在設(shè)計(jì)中合理化布置出入口。如，防護(hù)密閉門上擋墻壁較長(zhǎng)，可以在擋墻下設(shè)置加強(qiáng)梁，可以有效抵御沖擊波荷載作用。而在這個(gè)過(guò)程中，需要做好加強(qiáng)梁梁距和下邊緣預(yù)留高度，大概是250～300mm，便于防護(hù)門內(nèi)側(cè)有足夠開(kāi)啟空間。同時(shí)，錨入加強(qiáng)梁縱筋在門框兩側(cè)豎向加強(qiáng)暗柱中，建立受力合理的洞口加強(qiáng)傳力體系。

4 結(jié)論

綜上所述，本文主要基于防護(hù)效能進(jìn)行人防指揮工程設(shè)計(jì)，論述如何通過(guò)建立防護(hù)效能評(píng)估計(jì)算模型來(lái)精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)構(gòu)各區(qū)域受力大小。在建立綜合防護(hù)能力評(píng)估模型基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)人防指揮工程防護(hù)效能優(yōu)化。在明確人防指揮工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)基礎(chǔ)上，按部就班地進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、人防口部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)防荷載設(shè)計(jì)、防倒塌設(shè)計(jì)。通過(guò)此種方式，在保證人防指揮工程質(zhì)量同時(shí)，可以有效控制經(jīng)費(fèi)在合理范圍內(nèi)，最大程度上增強(qiáng)人防指揮工程的生存保障能力。