基于防护效能的人防指挥工程设计探讨

谭勇

0 引言

在信息化战争条件下，人防指挥工程作为防空行动组织指挥的主要场所，是用于接收、分发和处理各类信息的核心枢纽，直接关系到防空袭作战行动顺利展开，人防指挥工程的防控效能高低，很大程度上决定了战争的成败。人防指挥工程依据地位和作用主要划分为四等：一等是省、自治区和直辖市指挥工程；二等是省会城市、人民防空I 类城市以及计划单列城市；三等是地级市、直辖市中心城区；四等是县级市的人防指挥工程。而当前战争领域不断涌现出很多前沿技术手段，尤其是地面侦查、空中侦察等技术手段的应用，使目标发现概率大幅度提升。电子战技术不断更新发展，致使信息安全面临着前所未有的挑战。武器命中精度逐步提升，重复打击变成现实，在大量精准打击下，给工程带来的损毁程度也增强。信息化战争已经从以往的概率打击朝着复合打击链条方向过渡。而人防指挥工程设计如果仍然被动式采用土木工程技术，不断增加防护层来营造安全空间，难以满足信息化战争条件下的防控指挥需要，因此新时期应该基于防护效能进一步推动人防指挥工程设计优化，最大程度上增强人防指挥工程的防护效能，为应对随时可能爆发的战争提供坚实保障。本文在明确人防指挥工程设计相关内容基础上，创新性地建立的防护能力评估模型，为人防指挥工程的防护效能评估提供了更加精准、可靠的依据，在推动人防指挥工程设计和建造方面具有积极作用。

1 基于防护效能的人防指挥工程设计

当前时代武器日新月异，精确制导武器已经可以做到精确打击、重复打击，但其优势突出的同时，也具有相应的缺点，具体如下：其一，攻击前需要对目标区域侦查定位，收集精准准确的信息，包括定位、图像、功能和特征等信息；其二，战场环境要求较高，受到不良战场环境影响较大，技术较为复杂，而且后期维护难度较大；其三，在攻击过程中容易受到干扰影响，所以通过施加有效的电磁干扰，即可降低攻击命中精度，进而使武器失效。另外，为了应对精准打击，我国已经研制出了多种防护技术手段，其中综合防护手段可以有效解决空袭防护问题。因此，在人防指挥工程设计中，应建立综合防护体系，通过多样化的防护手段来增强人防指挥工程的防护效能，最大程度上保障人员安全。

综合防护思想的核心在于在有限的经费投入下，取得更加理想的防护效果，更具性价比。人防指挥工程具有多重性、综合性和量化难的特点，但更加关注计算效费比，如果仅仅是追求工程的防护性能，则会大大增加防护成本。实际上，效费比直观展现出了边际效益、成本核算、量化分析、过程控制等管理理念，致力于投入和产出精准计算和管理，进而实现提升防护效果的目的。不同的人防指挥工程有着不同的特点和运行规律，因此在面临武器打击时，不同武器、不同打击方式和气候条件的差异等，都会造成最终打击效果的差异。所以，在人防指挥工程防护方案编制中，应多方考量防护效果、防护手段、防护成本以及发展趋势等因素，进而做出合理决策。但由于各种因素之间会相互产生作用和矛盾，令决策过程更加复杂化，所以将综合防护手段应用到人防指挥工程中，要分析具体应用方法、方式、途径、费用和效果等因素，依据毁伤效应和防护效果来确定最佳的防护措施。所以，应该建立防护效能评估模型，在输入相关因素基础上，编制切实可行的防护方案。

为了最大程度上提升人防指挥工程的防护效能，应践行概率防护理念到实处，从最佳防护效果角度着手编制基于防护效能的人防指挥工程设计方案。综合防护需要全方位考虑工程和整体性，实现防护系统功能最优化。单一措施防护效果即使再理想，也有一个极限值，越往上效费比越低，即使增加投入防护效能也很难得到显著提升。所以，应充分考量人防指挥工程特点，寻找切实可行的防护措施，在此基础上编制多种方案，比较不同方案的防护效果，进而确定防护效能最高的设计方案。

2 人防指挥工程的防护能力评估模型

2.1 综合防护能力评估模型

通过综合防护理念渗透应用，综合评估人防指挥工程的防护能力，结合信息化战争条件下打击条件、作战方式变化，以及武器装备定位、发现和制导等变化，建立较全面的防护能力评估模型。

（1）计算战时人防指挥工程防护能力。在战时阶段，侦察手段有x 种，弹头m 枚，在此供给条件下，选择y 种隐真示假措施、d 种诱爆类防护措施、z 种干扰措施，基于b 中工程防护措施来计算人防指挥工程的生存能力P，如公式（1）所示：

其中，P是攻击方式突破防空网的概率，P是人防指挥工程被侦查识别的概率，P是z 种干扰下攻击武器命中人防指挥工程的概率，P是d 种诱爆类措施下攻击武器命中人防指挥工程的概率，P（）是i 枚弹头攻击下工程复合毁伤概率。

（2）日常人防指挥工程生存能力计算。除了战时，日常人防指挥工程也要考虑到可能出现的人为抵近破坏，如果缺少合理有效的安全防卫措施，可能也会被敌人侦察到，并针对性地袭击。采用干扰和预设伪装等防护措施下，可能会增加工程的日常曝光率。如果受到车辆、人员和武器侵入，则需要采用合理有效的防护措施增强工程生存能力。就日常人防指挥工程生存能力P，如公式（2）所示：

其中P是工程伪装防护措施时工程被发现概率，P是人员入侵工程概率，P是入侵人员进入工程后出现危害的概率，P是危害发生下工程遭受软硬破坏的综合概率。

（3）人防指挥工程综合防护措施费用计算。工程采用综合防护措施需要消耗的成本费用，同样是工程设计中需要重点考虑的一项内容。建设费用敏感度相对较高，因此需要在工程总费用内最大程度上增强工程整体防护能力。工程总费用s.tF计算公式如公式（3）所示：

其中[F]是工程综合防护措施总投资，F是B 种工程防护措施成本费用，F是y 种隐真示假类措施的成本费用，F是z种干扰类措施成本费用，具体计算方法与隐真示假类措施相同。F是d 种诱爆类措施成本费用，F是日常各类防护措施的成本费用，F是非工程防护措施支出的成本费用。

2.2 人防指挥工程防护效能优化

基于人防指挥工程的综合防护，其本质目标是增强工程防护能力和战时生存能力，在具备理想的防护效果同时，将防护成本费用控制在合理范围内。综合防护体系中涵盖了多种防护措施，基于上述模型定量分析和优化切实可行，但具体实践中则需要充分考量防护性质、防护重点内容和面临的威胁，积极优化防护措施，建立定量分析模型，实现人防指挥工程的综合防护能力深层次优化。

传统防护效能分析通常是在假定侦察和攻击情况下进行，这些因素是固定不变的，因此很少考虑到P、P、P等因素的变化影响，将其看作是一种固定常量，未能综合考量敌方隐真示假类措施和突防概率下的侦察识别概率，以及干扰和影响措施下的工程被命中概率，仅仅是武器命中工程下分析人防指挥工程的防震隔震能力、结构抗力、抗电磁脉冲毁伤等能力变化。但实际上，工程结构仅仅是决定人防指挥工程生存防护能力的一个主要指标，有效增强工程整体的生存保障能力，除了考虑到工程结构设计改良以外，还要综合考量其他武器装备更新、人员等因素，以便于取得理想的防护效果。所以，人防指挥工程综合防护措施选择，要提供多种方案来满足防护需要，而选择哪种方案可以取得最为理想的防护能力，则是目前人防指挥工程设计重点考虑的内容。

3 基于防护效能的人防指挥工程设计

为了最大程度上提升人防指挥工程防护效能，在设计阶段需要充分考量投入和产出效果，便于工程最低投入下取得最大防护效果，有效应对信息化战争带来的挑战。但需要注意的是，由于人防指挥工程的多重性和综合性，不可避免增加了工程的成本费用，需要设计人员关注工程防护效能同时，兼顾成本支出控制，做好工程细节管理，充分依托于实际需求优化设计。

3.1 主体结构设计

人防指挥工程通常埋深较深，受到地下水因素影响较大，工程的抗形变要求较高，尤其是战时荷载远超平时，战时极限承载力[β]=3，平时使用极限状态则[β]≤1。所以，基于战时荷载与静载组合计算的方式来得到主体结构极限承载力，并基于平时荷载计算外围结构极限承载力，在全方位考量下进行优化设计，保证人防指挥工程可以正常使用。

3.2 人防口部结构设计

人防口部结构设计，包括人防门扇、扩散室墙体、密闭墙、临空墙和门框墙配筋等，在车道、竖井壁和人防出入口楼梯等需要配筋。结构薄弱区域，承载力较大，因此是人防指挥工程设计重要内容，需要充分考量不同部件受力状态。

3.3 临战转换结构设计

临战转换结构设计，需要明确相关规范和标准，选择平战转换的防控工程，进行一次性平战转换设计。基于平战转换结构构件，可以满足转换前后不同状态的受力要求，同时需要在设计方案中标明受力转换位置、要求和方法。各个防护单元临战转换应该在2 个以内。依据受力方向各类型，主要有单元外和单元间两个类型。故此，通常在临近两个防护单元之间洞口中间点设置预埋件。

3.4 结构构造设计

（1）结构构件厚度。在人防指挥工程设计中，部分设计人员将多数关注点投入在结构计算方面，认为计算通过即可，但实际上结构计算通过仅仅是为了保证结构受力安全性，却忽视了人防指挥工程自身应具备的核辐射防护能力。因此，在结构设计中，结构件厚度应该满足结构安全性和核辐射防护设计要求，保证结构构件质量。

（2）结构变形缝设置。在设计中，如果仅仅考虑到地面结构设计要求，地下工程的结构缝设置却过于随意，将严重影响到人防指挥工程战时防护密闭性，容易被有害气体入侵。所以，要依据整体结构布设结构变形缝。

（3）人防指挥工程塑性和振动性要求。为了保证工程结构安全性和稳定性，通常选择钢筋混凝土结构构件，相较于常规工程项目，人防指挥工程的纵向受力钢筋锚固长度执行更加严格。双面配筋钢筋混凝土板以及墙体设置中，按照梅花形配置钢筋，直径在6mm 以上，间距则不超过500mm。由于人防指挥工程密闭性特性，在设置结构后浇带时，则要避免设置在人防口部区域，此类区域的混凝土应一次性浇筑成型。

3.5 结构防荷载设计

人防指挥工程结构设计中，主体结构设计主要有顶板、外侧墙和底板等构件设计；孔口防护设计具体包括消波系统防护设备和出入口防护，其中出入口防护进一步细化有门框墙、临空墙和防护密闭门计算等内容。人防防护设计主要目标是为了抵御空气波，减少对工程结构稳定性的干扰。如果核武器爆炸，冲击波传送到地表后，会形成反射冲击波，在经过压密、加热处理后的空气中传播，因此压力较高，而相较于入射波而言，反射波的传播速度更快，反射波波阵面在追上入射波波阵面后，汇聚成冲击波。冲击波波阵与地面靠近区域，是与地面保持垂直状态的，所以冲击波是保持水平状态传播，对于一些防护效能不强的人防指挥工程而言，受到冲击波影响非常大。人防指挥工程的地下室顶板会受到地面冲击波的负压和超压作用，冲击波作用在底板和侧壁后，会加剧土体运动，上层土体受压连续下传压力，如果受到底板和侧壁阻挡，则会出现负压和超压作用，因此需要做好底板和侧壁结构的抗荷载设计。

3.6 防倒塌设计

人防指挥工程设计专业性较强，其中涉及诸多内容，其中防倒塌设计尤为重要。部分工程由于设计水平偏低，在战时受到外部攻击会发生倒塌，带来严重的经济损失和人员伤亡。如，出入口倒塌问题出现，通常是由于地下水出入口在建筑物倒塌范围内设置，缺少配套的防倒塌措施，也未能做好战平转换设计。此种情况下，一旦在战时将会造成出入口坍塌，威胁到人员安全，因此需要在设计中合理化布置出入口。如，防护密闭门上挡墙壁较长，可以在挡墙下设置加强梁，可以有效抵御冲击波荷载作用。而在这个过程中，需要做好加强梁梁距和下边缘预留高度，大概是250～300mm，便于防护门内侧有足够开启空间。同时，锚入加强梁纵筋在门框两侧竖向加强暗柱中，建立受力合理的洞口加强传力体系。

4 结论

综上所述，本文主要基于防护效能进行人防指挥工程设计，论述如何通过建立防护效能评估计算模型来精准计算结构各区域受力大小。在建立综合防护能力评估模型基础上，实现人防指挥工程防护效能优化。在明确人防指挥工程设计要点基础上，按部就班地进行主体结构设计、人防口部结构设计、临战转换结构设计、结构构造设计、结构防荷载设计、防倒塌设计。通过此种方式，在保证人防指挥工程质量同时，可以有效控制经费在合理范围内，最大程度上增强人防指挥工程的生存保障能力。