地震災(zāi)害條件下通過(guò)直升機(jī)機(jī)降提高山區(qū)公路的搶修效率

李鎮(zhèn)坤， 高 靜

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第九支隊(duì)，四川成都 611130)

1 概述

地震災(zāi)害發(fā)生后幸存者在廢墟下的生存時(shí)間有多久?國(guó)際救援界公認(rèn)的一個(gè)說(shuō)法是72h，在此時(shí)間段內(nèi)搶救的傷員存活率極高。2008年汶川地震、2013年蘆山地震都發(fā)生在山區(qū)，而山區(qū)往往缺乏機(jī)場(chǎng)、港口，鐵路較少且受地震破壞后修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，雖然可以采用空投或直升機(jī)運(yùn)輸，但相對(duì)于必需的龐大救援人員、物資、設(shè)備數(shù)量來(lái)說(shuō)空運(yùn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足施救的要求。所以，在地震災(zāi)害發(fā)生后作為最重要的交通通道，公路能否盡快恢復(fù)通車(chē)直接影響到救援工作的成敗。在現(xiàn)有技術(shù)條件下保證最短時(shí)間內(nèi)搶通公路通道，已成為災(zāi)害發(fā)生后的“黃金72小時(shí)”內(nèi)投入充足救援力量的關(guān)鍵。

2 山區(qū)公路搶修效率的提高

假設(shè)地震后某段公路損毀部分的修復(fù)工程總量不變，那么，修復(fù)施工所需時(shí)間與投入修復(fù)的施工資源成反比，因此可以得出提高公路搶修效率最有效的措施是增加搶修資源數(shù)量的投入。

2．1 地震災(zāi)害條件下山區(qū)公路損毀的特點(diǎn)

地震災(zāi)害發(fā)生后，公路的主要破壞形式為:

(1)高邊坡的落石、山體崩塌及滑坡;

(2)路塹邊坡上的支護(hù)破壞、坍塌;

(3)路塹擋土墻斷裂、崩落、外傾。

其中影響通車(chē)的主要破壞形式對(duì)于整體路段來(lái)說(shuō)可以認(rèn)為是以點(diǎn)的形式存在的。所以，地震災(zāi)害時(shí)公路搶修施工中最主要的特點(diǎn)表現(xiàn)為:線性工程上存在數(shù)個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須打通才能滿(mǎn)足車(chē)輛通行。在以通車(chē)為最低標(biāo)準(zhǔn)的條件下，主要工作是突破節(jié)點(diǎn)。地震災(zāi)害發(fā)生后公路損毀典型破壞形式見(jiàn)圖1。

圖1 地震災(zāi)害發(fā)生后公路的典型破壞形式圖

2．2 地震災(zāi)害條件下山區(qū)公路搶修施工的特點(diǎn)

山區(qū)公路由于受到地形條件限制，一般情況下都會(huì)具有以下特點(diǎn):

(1)路面狹窄;

(2)彎道多;

(3)高邊坡多;

(4)路面軸向坡度大、起伏多;

(5)橋梁、涵洞多。

由于山區(qū)公路存在以上特點(diǎn)，從而導(dǎo)致地震災(zāi)害發(fā)生后能夠參與搶修施工的人員、設(shè)備無(wú)法展開(kāi)，只能投入小部分資源進(jìn)行施工。某損毀公路搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖2。

2．3 地震災(zāi)害條件下提高山區(qū)公路搶修施工效

圖2 某損毀公路搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)

率的關(guān)鍵因素

地震災(zāi)害條件下，針對(duì)某一段山區(qū)公路的搶修施工可簡(jiǎn)化為以下關(guān)系:

式中 T為震后該路段搶修所需時(shí)間;W為震后該路段搶修總工作量;w為單位時(shí)間內(nèi)單個(gè)工作面的完成工作量;n為工作面數(shù)量。

可見(jiàn)，為了達(dá)到縮短總體時(shí)間的目的，應(yīng)提高單位時(shí)間內(nèi)單個(gè)工作面的完成工作量w(單位時(shí)間內(nèi)單個(gè)工作面的完成工作量)和n(工作面數(shù)量)的數(shù)值。高烈度地震災(zāi)害搶險(xiǎn)救援中通常匯集了全國(guó)范圍內(nèi)的優(yōu)秀資源，投入搶險(xiǎn)救援的施工力量無(wú)論數(shù)量上，還是質(zhì)量上都能滿(mǎn)足甚至超過(guò)施工需要。但是，由于山區(qū)地形條件的限制，導(dǎo)致單個(gè)工作面上所能投入的救援施工力量有限，單位時(shí)間內(nèi)單個(gè)工作面的完成工作量無(wú)法提高。所以，提高震后公路搶修施工效率的關(guān)鍵是增加工作面數(shù)量，使投入搶險(xiǎn)救援的施工力量充分發(fā)揮效能。

3 地震災(zāi)害條件下山區(qū)公路搶修工作面的創(chuàng)建

地震災(zāi)害條件下山區(qū)公路損毀，依靠災(zāi)區(qū)以外的力量單向進(jìn)行搶修施工已不能滿(mǎn)足時(shí)間上的需求，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，完全可以創(chuàng)建更多的工作面來(lái)縮短搶修時(shí)間。

3．1 地震災(zāi)害下山區(qū)公路搶修施工創(chuàng)建工作面的要求

圍繞以縮短震后公路搶修所需時(shí)間為中心，在不考慮成本及資源投入的條件下?lián)屝奘┕すぷ髅鎽?yīng)能達(dá)到以下要求:

(1)工作面的創(chuàng)建所需時(shí)間盡量短;

(2)工作面數(shù)量盡量多;

(3)工作面上投入搶修資源的施工能力盡量高。

3．2 地震災(zāi)害下山區(qū)公路搶修施工創(chuàng)建工作面的方式

在山區(qū)地震災(zāi)害發(fā)生后公路交通阻斷，剩余可選擇的機(jī)動(dòng)方式通常僅剩徒步和直升機(jī)機(jī)降，某些路段甚至無(wú)法徒步通行。而通過(guò)徒步方式投送耗時(shí)長(zhǎng)且能投入的人員、物資、設(shè)備數(shù)量極為有限，通常無(wú)法滿(mǎn)足搶險(xiǎn)施工的需要。結(jié)合震后公路搶修要求及以往抗震救災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)可見(jiàn)，最有效的工作面創(chuàng)建方法為直升機(jī)機(jī)降。在需搶修路段上選取數(shù)個(gè)恰當(dāng)位置，通過(guò)直升機(jī)機(jī)降人員、設(shè)備、材料及補(bǔ)給的方式創(chuàng)建多個(gè)機(jī)降點(diǎn)，再以機(jī)降點(diǎn)為依托投送施工機(jī)械設(shè)備向兩側(cè)展開(kāi)創(chuàng)建工作面。

圖3 采用直升機(jī)機(jī)降增加施工工作面

如圖3所示:假設(shè)該段山區(qū)公路共有三處塌方點(diǎn)阻斷交通，災(zāi)區(qū)位于東南方向。

(1)如果按照常規(guī)的施工程序由西北方向東南方向打通道路，假設(shè)每處塌方點(diǎn)搶修需耗時(shí)6 h，則打通該路段的總施工時(shí)間為18h;

(2)如在塌方點(diǎn)2、塌方點(diǎn)3之間采用直升機(jī)機(jī)降人員、設(shè)備、補(bǔ)給，則同時(shí)可以展開(kāi)3個(gè)工作面，從而將總搶修施工時(shí)間縮短為6h;

(3)如有可能在塌方點(diǎn)1、塌方點(diǎn)2之間及塌方點(diǎn)3西南側(cè)再增設(shè)2個(gè)機(jī)降點(diǎn)投入搶修資源，則可將每個(gè)塌方點(diǎn)的工作面由1個(gè)(單側(cè))增加至2個(gè)(前、后雙側(cè))，總搶修施工時(shí)間將進(jìn)一步縮短至3h。

可見(jiàn)，設(shè)立3個(gè)機(jī)降點(diǎn)時(shí)，理論耗時(shí)僅為常規(guī)程序搶修耗時(shí)的1/6，效率提高5倍，從而為搶險(xiǎn)救援凈爭(zhēng)取15h時(shí)間。而且在線性公路路段上，隨著損毀節(jié)點(diǎn)的增加而增加機(jī)降點(diǎn)，總體搶修效能的提升幅度將更大。

3．3 通過(guò)直升機(jī)機(jī)降手段創(chuàng)建工作面的重要性與可行性

圖4 推土機(jī)等施工設(shè)備在復(fù)雜地形下采用直升機(jī)機(jī)降

(1)在震后山區(qū)地形條件下，鐵路交通同時(shí)受到地震影響，修復(fù)難度及所需時(shí)間通常大于公路交通;

(2)山區(qū)河流多數(shù)無(wú)法通航或僅有少量航道且無(wú)法滿(mǎn)足中型船舶通行;

(3)山區(qū)通常沒(méi)有機(jī)場(chǎng)或機(jī)場(chǎng)條件有限無(wú)法滿(mǎn)足大型固定翼運(yùn)輸機(jī)起降，且空運(yùn)效率遠(yuǎn)低于陸運(yùn)及水運(yùn)，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足抗震救災(zāi)需求;

(4)通過(guò)徒步方式投送搶險(xiǎn)救援資源耗時(shí)長(zhǎng)，且能投入的人員、物資、設(shè)備的數(shù)量、種類(lèi)極為有限，幾乎可忽略不計(jì);

(5)通過(guò)直升機(jī)機(jī)降的方式可進(jìn)行搶險(xiǎn)救援資源的投送，但相對(duì)于災(zāi)區(qū)總體需求也相去甚遠(yuǎn)，因此，不如將有限的直升機(jī)運(yùn)輸力量投入到災(zāi)區(qū)公路的搶通施工上更為有效;

(6)通過(guò)重型運(yùn)輸直升機(jī)機(jī)降中小型土石方施工機(jī)械設(shè)備的方法已在2008年唐家山堰塞湖搶險(xiǎn)施工中得以應(yīng)用，且山區(qū)公路搶修存在施工場(chǎng)地狹窄、震后路面破壞承載力差等特點(diǎn)，中小型土石方施工機(jī)械設(shè)備更加靈活、適用。

綜上可知，通過(guò)直升機(jī)機(jī)降手段創(chuàng)建工作面的方法是可行的、有效的且在某些條件下是唯一的，在地形復(fù)雜條件下直升機(jī)機(jī)降施工設(shè)備見(jiàn)圖4。

3．4 直升機(jī)機(jī)降相關(guān)場(chǎng)地的選擇

此處以2008年唐家山堰塞湖搶險(xiǎn)施工中投送工程機(jī)械的米-26重型直升機(jī)為例。該機(jī)型主要負(fù)責(zé)挖掘機(jī)、推土機(jī)等土石方機(jī)械的投送。主要性能參數(shù)如下，長(zhǎng)度:40．025m;旋翼直徑:32 m;高度:8．145m;旋 翼 面 積:804．25m2;空 重:28200kg;最大起飛重量:56000kg;航程:500km(海拔2500m，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣 +15℃，載荷7．7 t);最大懸停高度:有地效2900m，無(wú)地效1800 m。根據(jù)直升機(jī)性能參數(shù)，結(jié)合所需搶修路段情況設(shè)置以下相關(guān)場(chǎng)地。

(1)裝載區(qū):主要用于人員、機(jī)械設(shè)備、物資等的裝載、吊裝，選取時(shí)要在搶險(xiǎn)救援運(yùn)輸車(chē)輛可到達(dá)地域設(shè)置，可依托田地、廣場(chǎng)、體育場(chǎng)等能夠滿(mǎn)足直升機(jī)起降、吊裝的空曠、平坦地點(diǎn)設(shè)置，同時(shí)裝載區(qū)應(yīng)盡量靠近需搶修的公路路段以提高投放效率。

(2)機(jī)降點(diǎn):主要用于人員、機(jī)械設(shè)備、物資等的投放，選取時(shí)要沿公路路線設(shè)置，可依托公路彎道、路邊停車(chē)場(chǎng)、路面較寬處等滿(mǎn)足直升機(jī)機(jī)降及設(shè)備投放的安全、堅(jiān)實(shí)地點(diǎn)設(shè)置;同時(shí)，機(jī)降點(diǎn)應(yīng)盡量靠近公路損毀節(jié)點(diǎn)以縮短機(jī)械設(shè)備行程，節(jié)約時(shí)間及油料。

(3)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng):主要在搶修路段較長(zhǎng)，直升機(jī)航程投送半徑無(wú)法覆蓋或有大型橋梁、隧道等公路設(shè)施無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)搶修完畢時(shí)設(shè)置，場(chǎng)地要求與裝載區(qū)相同，通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)采取“蛙跳”的方式向前推進(jìn)以保證搶修工作全線展開(kāi)。

(4)以米-26為例對(duì)各類(lèi)場(chǎng)地的要求:裝載區(qū)(轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng))通常不小于300m×200m且周邊無(wú)高大建筑物、樹(shù)木、高壓線塔等障礙物;機(jī)降點(diǎn)通常不小于100m×100m且周邊無(wú)高大建筑物、樹(shù)木、高壓線塔等障礙物;裝載區(qū)與機(jī)降點(diǎn)間的距離不大于當(dāng)?shù)刂鄙龣C(jī)帶荷載條件下最大航程的40%，如超出此距離，則應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)。

3．5 制約直升機(jī)機(jī)降的因素

(1)場(chǎng)地條件的影響:機(jī)降點(diǎn)場(chǎng)地所需面積不大、要求不高，可通過(guò)小分隊(duì)攜帶少量設(shè)備徒步或直升機(jī)繩降、機(jī)降方式開(kāi)辟;裝載區(qū)(轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng))對(duì)場(chǎng)地要求相對(duì)較高，可通過(guò)先設(shè)置機(jī)降點(diǎn)，投送土石方機(jī)械設(shè)備、人員、油料迅速開(kāi)辟。

(2)地形條件的影響:山區(qū)地形條件對(duì)直升機(jī)飛行的最大阻礙為海拔高度。對(duì)此，只能選擇海拔高度滿(mǎn)足飛行條件的河谷、山谷及路段設(shè)置裝載區(qū)(轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng))、航線、機(jī)降點(diǎn)。

(3)氣象條件的影響:直升機(jī)在雨、霧氣象條件下會(huì)受到一定的影響或無(wú)法起飛，而山區(qū)往往多雨、霧天氣。對(duì)此，在緊急情況下，可考慮人工消雨、消霧。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，可以滿(mǎn)足上百公里范圍內(nèi)消除雨、霧對(duì)飛行造成的不利影響。

4 結(jié)語(yǔ)

地震災(zāi)害條件下山區(qū)公路的搶修要在最短的時(shí)間內(nèi)完成，應(yīng)通過(guò)無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等勘測(cè)手段確定需搶修路段的總體情況，并根據(jù)損毀節(jié)點(diǎn)的情況及位置充分安排搶修資源，在整個(gè)路段上創(chuàng)建數(shù)個(gè)直升機(jī)機(jī)降點(diǎn)以直升機(jī)機(jī)降投送搶修資源，再以單個(gè)機(jī)降點(diǎn)為依托向前后兩個(gè)方向同時(shí)展開(kāi)工作面。如遇短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)的大型橋梁、隧道或損毀節(jié)點(diǎn)時(shí)果斷開(kāi)辟轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)，對(duì)于一些條件好、位置重要的機(jī)降點(diǎn)，在公路搶通后仍可保留，防范余震對(duì)已通車(chē)路段的破壞。

［1］ 姬鴻麗．洛陽(yáng)首次人工消云減雨效果的技術(shù)分析［C］．第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)人工影響天氣與大氣物理學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集，2009．

［2］ 劉敏鋒，楊建軍，張 超．人工消云消雨在人工影響天氣中的應(yīng)用初探［C］．陜西省氣象學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，2005．．

［3］ 倪先平．直升機(jī)手冊(cè)［M］．北京:航空工業(yè)出版社，2003．