錨點系統(tǒng)建立關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究

張 偉

(武警學院 消防指揮系，河北 廊坊 065000)

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錨點系統(tǒng)建立關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究

張 偉

(武警學院 消防指揮系，河北 廊坊 065000)

建立錨點系統(tǒng)是繩索救援中的一項重要技術(shù)，是救援成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過研究與實踐，將錨點系統(tǒng)進行分類，詳述其建立應(yīng)遵循的原則，對其影響因素進行了數(shù)據(jù)分析，提出了錨點建立的幾種新方法，對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行深入闡述，詳細說明其適用條件、應(yīng)用的場合與技術(shù)要求，構(gòu)建更為科學、安全、高效的錨點建立技術(shù)方法體系。

應(yīng)急救援；錨點建立；關(guān)鍵技術(shù)

錨點是用繩索、扁帶或其他裝備系緊或纏繞在牢固物體上，以此點作為操作的固定點進行吊升、下降及救援系統(tǒng)的建立。錨點系統(tǒng)建立的正確與否對保障消防員的生命安全，順利完成救援任務(wù)具有重要意義[1]。為此，開展此方面的研究是適應(yīng)消防部隊實戰(zhàn)化訓練的需要，為廣大消防官兵在救援、訓練中提供技術(shù)支持和行動指南。

1 錨點的分類

1.1 自然物

自然物是比較理想的錨點，在救援過程中比較容易找到，如樹木、巖石隨處可見，很方便消防員使用，自然錨點在水域和山岳救援中應(yīng)用廣泛[2]。使用大樹和灌木叢制作錨點時，通常會選擇多個錨點，以保證承載力足夠大，直徑10 cm的樹承受的拉力大概為1.2 kN。

1.2 建筑物

在城市救援時，建筑物隨處可見，如樓房、橋梁、塔和管道等建筑物十分牢固，制作錨點時比較方便，是比較理想的錨點選擇。此類錨點特別適合樓層救援、高空救援和消防員緊急逃生時使用。

1.3 車輛

車輛常在路邊或周圍沒有可以使用的物體時當作錨點來使用，特別是在使用絞盤或纜繩時，建立時一定要對纏繞車輛的繩索進行保護，一輛吉普車最多能夠承受六個人的重量。在制作車輛錨點時盡可能捆綁穩(wěn)固部位，或是幾輛車同時使用，以增加錨點的安全性。如果在路上利用車輛建立錨點，可以將另一輛車開到作業(yè)繩索的另一側(cè)路下來保護路上的車輛，從而使主錨點車輛更加平穩(wěn)和牢固。

1.4 鋼釬

在某些特殊的情況下，事故現(xiàn)場沒有可利用的自然物、建筑物，車輛又無法到達事故現(xiàn)場，利用鋼釬自制錨點是較為理想的選擇[3]。此方法非常實用，制作簡單，通過將鋼釬與地面呈一定角度鑿入地下，根據(jù)需要可以使用多個鋼釬在受力的同一直線上，每個鋼釬之間要用繩索連接，增加尖樁的承受能力，起到穩(wěn)固的作用。此方法主要用于能夠在地面打鋼釬并且比較牢固的情況下使用，在沙土地或堅硬的巖石上則不宜采用。

1.5 人體

在上述情況都無法實現(xiàn)的情況下，被困人員急需救出時，可以考慮用救助人的身體作為錨點來進行救援，這就要求救助人員要用腰部保護的方法，并采取低姿，作業(yè)時要時刻注意保護者的動態(tài)，必要時用多人保護且作業(yè)時間不要過長。

2 錨點建立的原則

2.1 牢固

在救援中制作錨點最重要的原則是保證它的牢固性，要對固定點的承受力、穩(wěn)定程度進行評估和測試，要求所選取的固定點足夠牢固且不能移動，要求其承載力要遠遠大于救援中產(chǎn)生的最大負載，以保證救援的絕對安全[4]。在選擇錨點時，通過觀察、觸摸其有無破損的跡象來判斷其穩(wěn)定程度，條件允許盡量使用動態(tài)多錨點系統(tǒng)，每個錨點受力遠小于單錨點系統(tǒng)，還能起到備份的作用。

2.2 安全

建立錨點系統(tǒng)時要充分考慮其安全性，在利用自然物、建筑物制作錨點時，觀察其周圍有沒有磨損繩索的尖角，表面是否光滑。有些老舊樓房中的管道設(shè)施、澆筑的墻體和巖石在繩索受力時會對繩索產(chǎn)生切割力，使用時一定要對其進行必要的保護和處理。在制作錨點系統(tǒng)時繩索與固定物接觸或摩擦要放上墊布、護套或護板，這樣能夠有效保證繩索在受力過程中的安全[5]。制作錨點時繩結(jié)的選擇同樣重要，要盡量選擇對繩索強度損失少的結(jié)扣。

2.3 方便作業(yè)

建立錨點系統(tǒng)時要方便人員和器材的進出，所以在救援行動前要對建立位置進行合理的估算，確保其在救援過程中能夠順利將被困者安全救出。在進行高空和豎井救援時，如果沒有充分考慮到錨點的架設(shè)高度，就會造成救援人員和擔架在提升的過程中無法到達地面，導致救援失敗[6]。在救援中可選擇的錨點很多，但找到位置合適的錨點并不容易，有時需要救援人員自制錨點或?qū)ΜF(xiàn)有錨點進行改造、偏移，以保證適合救援需要。

3 錨點建立的關(guān)鍵因素

3.1 錨點角度與承重關(guān)系

建立錨點時要考慮角度對錨點受力的影響，角度越大，各錨點所承受的力量越大，如圖1所示。所以錨點之間形成的角度盡量要小，最好不要超過90°為宜。錨點選好后，可通過調(diào)節(jié)繩索長度來改變其夾角的大小[7]。

3.2 錨點系統(tǒng)長度與墜落的關(guān)系

在制作動態(tài)分力錨點時，為防止其中某個錨點脫落，繩索系統(tǒng)被拉長，瞬間墜落對救援人員和被困者帶來巨大的沖擊力，通常要求錨點系統(tǒng)的兩側(cè)扁帶(繩索)要盡量做短。

圖1 角度與承重關(guān)系

墜落沖擊力公式:

(1)

式中，M為物體質(zhì)量；G為重力加速度；k是繩索系數(shù)；f為墜落系數(shù)。墜落系數(shù)是物體墜落時受到的強度,計算公式：

(2)

式中，H為墜落高度,即物體豎直方向的下落距離；L是有效繩長，為吸收沖擊所用到的繩長，或者是連接重物與固定點的繩長。

人瞬間能承受的最大沖擊力為12 kN，墜落系數(shù)越大，人體受到的墜落沖擊力越大越危險。因此，為了減小墜落的沖擊力，要盡量減少墜落高度，在制作錨點系統(tǒng)時要求每段繩長不應(yīng)大于12 in，以免發(fā)生危險[8]。

4 錨點系統(tǒng)建立關(guān)鍵技術(shù)

4.1 單個錨點

單個錨點是指利用繩索或扁帶在一個固定點上制作錨點，這種方法相對簡單、制作快捷，但對錨點的強度要求較高，一旦錨點脫落，整個救援系統(tǒng)將失去作用，因此，條件允許的情況下應(yīng)盡量采用多錨點系統(tǒng)。

4.1.1 利用扁帶制作單個錨點

扁帶是空心或?qū)嵭牡某时馄綘畹墓軤羁椢?，扁帶的材質(zhì)與繩索相同，凡是能夠制成繩索的材料都可以制成扁帶，按照形狀可分為實心扁帶和筒帶兩種。同樣材料的扁帶寬度不變，它的強度直接和它的厚度有關(guān)，消防繩索救援一般用1 in的實心扁帶，承載力為26 kN，因為它比筒帶更結(jié)實，而且更耐磨損，并且受切割的影響很小，使用時更加安全。利用扁帶制作錨點十分方便，將其按照不同的方式纏繞在固定物上，用于承擔救援中的負載。扁帶通常用水結(jié)進行連接，當受力后夾角為90°時，通過實驗室測試其最大承載力。

4.1.1.1 單圈。將扁帶繞固定物一圈，用水結(jié)進行連接。此種方法操作簡單，在制作時要注意水結(jié)要放在扁帶圈的兩側(cè)，不要放在受力點位置，最大承載力為27.27 kN，如圖2-1所示。

4.1.1.2 繞二拉一。將扁帶平行纏繞固定物兩圈，用水結(jié)進行連接，拉出沒有結(jié)扣的扁帶圈，將有結(jié)扣的扁帶圈放于內(nèi)側(cè)拉近固定物。此種方法的優(yōu)點是錨點受力后，內(nèi)側(cè)扁帶圈拉緊固定物，扁帶更加穩(wěn)定不能移動，最大承載力為36.02 kN，如圖2-2所示。同樣的方法也可以繞固定物三圈拉出兩圈，最大承載力為46.74 kN，如圖2-3所示。

4.1.1.3 冗余雙圈。將扁帶制成雙股，繞過固定物，在受力點一側(cè)用水結(jié)連接。此種方法要求對折的扁帶長度相同，兩根扁帶同時受力，最大承載力為47.98 kN，如圖2-4所示。按照繞二拉一的方法可以制作冗余繞二拉一，強度為50.97 kN，如圖2-5所示。制作冗余雙圈或冗余繞二拉一適合負載較大的現(xiàn)場，能夠確保錨點的絕對安全。

4.1.1.4 項結(jié)。將扁帶用水結(jié)制成繩圈，繞過障礙物，將一端穿過另一端，形成項結(jié)，最大承載力為39.04 kN，如圖2-6所示。采用這樣方法制作錨點十分快捷方便，適合緊急救助的現(xiàn)場。

圖2 簡單錨點示意圖

4.1.2 利用繩索制作單個錨點

目前，消防救援使用的繩索主要是由尼龍作芯，聚酯作護套的夾心繩，直徑在25～125 mm。尼龍芯具有較強的抗拉強度，用于承擔負載，聚酯具有良好的抗摩、抗油、抗酸堿作用，能夠有效保護繩芯。

利用長繩制作錨點的方法比較簡單，將繩索的一端在固定物上纏繞五圈以上，在繩頭位置制作“8”字結(jié)并連接安全鉤，將安全鉤掛于受力繩上即可，如圖3-1所示。如果繩索表面比較光滑，為了增加其穩(wěn)定性，可以將纏繞固定物的繩索在主繩上制作單結(jié)，繞固定物后將安全鉤掛于主繩上，如圖3-2所示。利用這兩種方法制作的錨點，當繩索受力時五股繩圈同時收緊承擔全部負荷，繩索末端的“8”字結(jié)和安全鉤并不受力。這樣避免了制作繩結(jié)而造成繩索強度的損失，能夠發(fā)揮繩索的最大強度。

圖3 繩索制作錨點示意圖

4.2 分力錨點

如果在救援現(xiàn)場無法找到足夠結(jié)實的單個固定點，那么可以將多個固定點連接起來共同承擔負載，以減小每個錨點的受力，增加救援的安全性。

4.2.1 兩點分力錨點

尋找兩個固定點作為錨點，利用兩根扁帶分別連接在兩個固定點上并鉤掛安全鉤，將扁帶用水結(jié)制作成閉合扁帶圈，分別鉤掛在兩端固定點的安全鉤上，中間位置形成交叉鉤掛負重的安全鉤上，整個系統(tǒng)即為兩點動態(tài)分力錨點，如圖4-1所示。兩點動態(tài)分力錨點能夠?qū)⒇撦d受力平均分配給兩個錨點，降低了每個錨點的受力，提高了系統(tǒng)的安全性，要好于兩點靜態(tài)分力錨點，如圖4-2所示。另一方面，由于扁帶圈交叉掛安全鉤，其中一個錨點脫落了，另一個錨點能夠迅速拉緊負載，起到了備份的作用。但制作時盡量保持夾角小于90°，因為角度越大兩個錨點受力就會越大，兩端扁帶長度盡量不要超過12 in，如果一端錨點出現(xiàn)脫落，負載墜落的高度不會過大而發(fā)生危險。

4.2.2 三點分力錨點

三點分力錨點是指在事故現(xiàn)場尋找三個固定點，利用扁帶、安全鉤制作成錨點系統(tǒng)，可以分為動態(tài)和靜態(tài)兩種。三點動態(tài)分力錨點是利用一根扁帶(小繩)分別穿過三個錨點，用安全鉤鉤掛在錨分配器的大孔上，錨分配器的小孔用于鉤掛負載。動態(tài)錨點由于使用一根扁帶連接三個固定點，故能將負載平均分配到三個固定點上，每個固定點受力會遠遠小于系統(tǒng)負載，其中一個固定點脫落后，系統(tǒng)會將負載平均動態(tài)分配到另兩個固定點上，這種制作錨點的方法更加科學和安全。為了保證每個錨點受力較小，在選擇固定點位置時，要求兩端固定點的角度小于90°；為了避免固定點脫落后墜落距離過大對身體造成傷害，要求錨點系統(tǒng)的每條扁帶的長度小于12 in，如圖5-1所示。多點靜態(tài)錨點是將每個固定點利用一根扁帶(小繩)連接錨分配器，如圖5-2所示。靜態(tài)錨點由于使用多根扁帶分別連接在固定點上，故不能保證每個固定點受力均勻，但如果出現(xiàn)錨點脫落，其他錨點會迅速拉緊負載，不會出現(xiàn)瞬間墜落，更好地保證人員的生命安全。兩種方法各有優(yōu)缺點和不同的適用條件，要根據(jù)現(xiàn)場的情況進行選擇和使用。

圖4 兩點分力錨點示意圖

圖5 三點分力錨點示意圖

4.2.3 單繩三點動態(tài)分力錨點系統(tǒng)

用救援繩索制作雙圈“8”字結(jié)，形成大小不同的兩個繩圈，上側(cè)用安全鉤連接錨點和三個繩耳，下側(cè)用兩個安全鉤連接小繩圈，形成分力性錨點，可作為上升和下降的救援繩使用。兩側(cè)錨點形成的角度要小于90°，扁帶長度要小于12 in，如圖6所示。

圖6 單繩三點動態(tài)分力錨點示意圖

4.3 鋼釬錨點

鋼釬的尺寸通常為直徑25 mm，長914 mm，一頭方一頭尖的軋制鋼條，鋼釬在使用時應(yīng)該將三分之二鑿入地面，逆向載重傾斜，與垂直方向成15°夾角，如圖7-1所示，且在使用鋼釬時要將固定點設(shè)立在鋼釬與地面的接觸部位。當單個鋼釬所承受的重量不能完成救援任務(wù)時，要設(shè)立多個尖樁聯(lián)合使用，這樣增加錨點的牢固性，以保證安全。根據(jù)鋼釬所承受的重量及多個鋼釬聯(lián)合使用時的承重能力，可以將鋼釬按照以下幾種形式來應(yīng)用，如圖7所示。使用鋼釬錨點時要充分考慮當?shù)氐耐寥罈l件，在黏土與砂礫混合物中是最大承重的90%，河泥與沙土中只有50%。對于鋼釬的使用，根據(jù)其不同的組合形式，其承重指數(shù)不同，具體承重如表1所示。

圖7 不同組合形式鋼釬錨點示意圖

5 錨點系統(tǒng)的保護

5.1 前保護

前保護錨點是指在主錨點前側(cè)制作保護錨點，將主錨點和保護錨點拉緊成為系統(tǒng)，主錨點受力時，保護錨點也同時受力共同承擔負載，用來增強主錨點的強度，這種方法適用于在主錨點前方比較容易制作錨點的場合。用繩索在主錨點上制作“8”字結(jié)鉤掛安全鉤，在繩索中間位置制作蝴蝶結(jié)形成繩圈承擔救援負載，將延長的繩索繞保護錨點制作3∶1的機械省力系統(tǒng)并拉緊，使主錨點和保護錨點成為一體，如圖8所示。

圖8 前保護錨點示意圖

5.2 后保護

后保護錨點是指在主錨點的后側(cè)建立錨點保護系統(tǒng)，用于保護前錨點，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高承載能力，通常用于主錨點不是很牢固的情況。將扁帶交叉穿過主錨點的扁帶圈用水結(jié)進行連接，在主錨點和后保護錨點之間建立3∶1省力系統(tǒng)，將兩個錨點盡量拉緊，使兩者共同承擔救援中的負載，如圖9所示。后錨點能夠?qū)η板^點起到很好的保護作用，主錨點一旦出現(xiàn)問題，后方保護錨點能夠迅速拉緊主錨點，起到備份的作用。

6 結(jié)論

圖9 后保護錨點示意圖

通過對繩索救援錨點系統(tǒng)建立的研究與實踐，對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入闡述，提出了基于安全理念和科學化的錨點建立新方法。此類方法安全系數(shù)高，操作簡單，實用性強，建立的系統(tǒng)能夠快速完成救援任務(wù)，更好地保障救援人員和被救者的生命安全。

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(責任編輯 陳 華)

Key Technologies in Setting up Anchor Systems and Their Application

ZHANG Wei

(DepartmentofFireCommanding,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

Setting up anchor systems is an important technology of rope rescue, which is a key link in the process of successful rescues. Based on research and practice, this paper categorizes different anchor systems, elaborates the principles in setting up anchor systems, conducts a data analysis on influential factors, puts forward several new methods to set up anchor systems, expounds the key technologies involved, and their applicable conditions, applications and technical requirements in detail, so as to build a more scientific, safe, efficient, anchor technique system.

emergency rescue; setting up anchor; key technology

2017-01-03

武警學院2016年度中青年教師科研創(chuàng)新計劃課題“基于情景的繩索救助技術(shù)及訓練模式研究”(KYCX201627)

張偉(1983— )，男，黑龍江哈爾濱人，講師。

X921;TU998.1

A

1008-2077(2017)06-0040-05