高寒地區(qū)救援適應(yīng)性訓(xùn)練初探

張 煜 賈群林 盧 杰 胡 杰 何紅衛(wèi)

高寒地區(qū)救援適應(yīng)性訓(xùn)練初探

張 煜 賈群林 盧 杰 胡 杰 何紅衛(wèi)

本文通過在高寒地區(qū)開展的建構(gòu)筑物受損倒塌后形成的狹小空間、豎向空間、層疊倒塌空間等場景下進行的救援適應(yīng)性訓(xùn)練所取得的高寒環(huán)境救援技術(shù)和體征變化為依據(jù)，提出了在高寒條件下個人防護、裝備保障、行動策略等方面的建設(shè)，對在高寒地區(qū)適應(yīng)性訓(xùn)練和開展科學(xué)有效的救援行動有一定的參考價值。

高寒地區(qū) 建構(gòu)筑物倒塌 適應(yīng)性訓(xùn)練

1. 引言

開展高效有序的地震救援工作是減輕地震災(zāi)害傷亡的重要途徑，我國是一個地震多發(fā)國家，地震發(fā)生具有頻度高、強度大、發(fā)布廣、震源淺的特點，并在一年四季都有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，截至2017年2月11日，自1900年以來發(fā)生在我國大陸地區(qū)Ms≧5級中強地震2076次，Ms≧6級中強地震439次，發(fā)生在冬季（11月—來年2月）的5級以上地震649次，6級以上地震136次，分別占5級以上或6級以上地震的31.3%和31.0%。1975年2月4日發(fā)生在遼寧省海城的7.3級地震，時值數(shù)九寒冬，幸虧海城地震震前有預(yù)報，大部分群眾在室外避險，避免了地震造成大量的人員壓埋，否則，將使寒冬季節(jié)的地震救援工作面臨巨大困難！

我國幅員遼闊，因地理位置原因，我國冬季平均氣溫在0℃以下的地區(qū)占陸地面積的80%左右，-25℃以下的地區(qū)占25%左右，在我國東北、西北及內(nèi)蒙地區(qū)，最冷的月份其平均氣溫為-25℃—-30℃，最低可達-50℃。在冬季開展廢墟下的生命救援和財產(chǎn)搶救，將面臨救援裝備失效或效率減弱、救援隊員體質(zhì)特征明顯減弱，如體力和耐寒能力下降等問題。因此，研究高寒地區(qū)的地震救援方法有著十分重要的意義。針對這種情況，中國地震應(yīng)急搜救中心提出了地震救援“三高”的研究思路，即在“高寒、高海拔、高熱高濕”的不同氣候環(huán)境下開展救援裝備的測試及救援人員的適應(yīng)性訓(xùn)練。

2. 測試環(huán)境及高寒地區(qū)救援適應(yīng)性訓(xùn)練的開展

2.1 模擬廢墟簡介

2015年10月，黑龍江省黑河市人民政府與中國地震應(yīng)急搜救中心聯(lián)合簽署合作建設(shè)“中國地震應(yīng)急搜救中心高寒試驗場”的協(xié)議，2016年9月，建成了全國首個高寒地區(qū)地震應(yīng)急救援模擬現(xiàn)場，占地面積約1600平方米，縱向兩層結(jié)構(gòu)，設(shè)立狹小空間救援、管道救援、豎向救援和開放空間救援4個科目的救援場景，之后還將根據(jù)實訓(xùn)需要增加相應(yīng)科目設(shè)施。2016年12月12日，中國地震應(yīng)急搜救中心救援教官赴黑河進行地震救援適應(yīng)性訓(xùn)練，此次訓(xùn)練囊括了所有救援場景，黑河消防愛輝大隊出勤一臺搶險救援車協(xié)同中國地震應(yīng)急搜救中心所攜帶的內(nèi)燃、電動及手動專業(yè)救援裝備進行了聯(lián)合訓(xùn)練任務(wù)。

2.2 訓(xùn)練方案

此次適應(yīng)性訓(xùn)練依托高寒試驗場進行，搜救中心的救援教官對狹小空間、管道救援及開放空間救援進行了測試，和黑河消防愛輝大隊對狹小空間及豎向救援進行了測試，均在時限內(nèi)完成了救援科目。

狹小空間破拆作業(yè)

2.2.1 狹小空間救援

兩處狹小空間救援場景均采用圓形管道作為限制救援人員身體位移的阻礙，在管道盡頭設(shè)有可替換的20cm厚鋼筋混凝土預(yù)制板，救援人員需通過輪班作業(yè)的方式逐步對預(yù)制板進行破拆工作，以洞口開口大小能容納一名正常體型成年人通過為考核指標。為防止救援人員體溫損失過快，使用了柔軟墊材對作業(yè)點下部地面進行了鋪填，有效提高了作業(yè)舒適度及體感溫度。其中，搜救中心救援教官使用手動多功能組合破拆工具、電動多功能鑿巖機及鋼筋速斷器對狹小空間進行了作業(yè)，黑河消防愛輝大隊使用內(nèi)燃無齒鋸及液壓剪切鉗進行了作業(yè)，均完成了模擬救援任務(wù)。

2.2.2 管道救援

管道救援使用縱向的圓形管道模擬地震災(zāi)難下豎井內(nèi)有被困人員的救援環(huán)境，被困人員距管道上部的距離在2m左右，在洞口位置有特殊放置的木料，模擬由于倒塌房屋中家具等木制結(jié)構(gòu)散落引起的洞口堵塞，搜救中心救援教官主要使用了鏈鋸進行切割作業(yè)以打開通道。

2.2.3 豎向救援

豎向救援使用各類尺寸的預(yù)制板模擬了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)垂直方向的破拆救援作業(yè)，破拆對象為1.5m×1.5m×0.25m的現(xiàn)澆混凝土板，黑河消防愛輝大隊使用了氣動鑿巖機以及液壓剪切鉗進行作業(yè)。

2.2.4 開放空間救援

開放空間救援利用散落的碎石和磚塊模擬地震災(zāi)害引起的砌體結(jié)構(gòu)不規(guī)則完全倒塌形成的廢墟結(jié)構(gòu)，利用手動多功能破拆工具對砌塊的破壞制造出一定空間以達到受困者或傷員轉(zhuǎn)運的作業(yè)目的。

借助模擬現(xiàn)場，對地震應(yīng)急救援裝備進行高寒環(huán)境下的現(xiàn)場測試，探索與檢驗高寒環(huán)境下地震應(yīng)急救援技術(shù)方式方法，開展地震專業(yè)救援隊員高寒適應(yīng)性訓(xùn)練，提供具有使用價值的理論參數(shù)，這對于提高我國北方高寒地區(qū)和黑河市地震應(yīng)急救援能力具有重要意義。

3.初探成果

3.1 環(huán)境溫度

高寒地區(qū)一般是指海拔高、常年低溫、凍土常年不化的地區(qū)或高緯度、常年低溫、凍土常年不化的地區(qū)。我國屬于高寒地區(qū)的有黑龍江省北部、青藏高原、甘肅、內(nèi)蒙古部分地區(qū)。位于黑龍江省西北部的黑河市地處中國東北邊陲，小興安嶺北麓，位于北緯47°42′-51°03′，東經(jīng)124°45′-129°18′之間，寒冷是黑河地區(qū)氣候主要特征之一，黑河年平均氣溫為-1.3℃到-0.4℃。一年中最低氣溫小于或等于-30℃的日數(shù)，平均可達25－54天，而且自11月下旬到次年3月都可出現(xiàn)。各地極端最低氣溫值均超過-40℃，大部分年份均能出現(xiàn)。

此次適應(yīng)性訓(xùn)練的平均氣溫接近-30℃，這對于作業(yè)人員的生理極限和救援裝備的正常使用都是一個考驗，在此極寒條件下一套完整的救援戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)安排對于在高寒地區(qū)的應(yīng)急救援工作有著十分重要的意義，有助于我國的救援力量在不同地理位置、不同氣候條件下都能達到救援效率最大化，為我國救援能力的提升打下了基礎(chǔ)。

3.2 人員體征

低溫作業(yè)對機體的影響不單純是環(huán)境氣溫低的程度，還取決于低溫環(huán)境中人體防寒保暖程度、體力活動強度、飲食及健康狀況間的關(guān)系，即低氣溫與其作用于人體狀態(tài)間的相互關(guān)系——冷作用強度。有時工作環(huán)境氣溫雖低，但所著裝具保暖量充分，機體熱代謝保持平衡，皮膚溫、體溫不出現(xiàn)下降，人體可無冷感;反之環(huán)境氣溫相對較高，若個體防寒裝具保暖量不足，機體不能保持熱量代謝的平衡就會出現(xiàn)冷感，嚴重時也可導(dǎo)致冷損傷。

低溫作業(yè)對機體的影響取決于冷作用強度，冷作用強度越大，低溫的影響越明顯，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

3.2.1 對皮膚溫的影響

受冷后首先是裸露的皮膚溫度下降，隨著時間的延長、強度的加大，皮膚溫逐漸降低，皮膚開始出現(xiàn)潮紅，繼之出現(xiàn)冷、脹、麻、痛等癥狀，以及皮膚感覺逐漸減弱，嚴重時可出現(xiàn)凍傷。

在常溫下裸手皮膚溫度一般在29℃～30℃之間。當手皮膚溫度降到15.5℃，手操作功能受到影響;降至10℃～12℃時觸覺敏感度明顯下降;降到4℃～5℃時，幾乎可完全失去觸(知)覺。一般裸手皮膚溫度保持在20℃以上，徒手操作功能基本保持正常。

在冷環(huán)境中，服裝覆蓋部位平均皮膚溫(簡稱平均皮溫)也會發(fā)生變動，人體正常平均皮溫(胸、背、上肢、大腿四點)約在33℃～34℃之間。如服裝保暖量不足，平均體表溫度出現(xiàn)下降：降至32℃時，約有16%的人出現(xiàn)冷感；降至31℃時，約有26%的人出現(xiàn)冷感;降至29℃時，冷感出現(xiàn)率達77%；降至28℃時，100%的人感到冷（其中約50%的人感到很冷，出現(xiàn)寒顫）。

3.2.2 對體溫的影響

在冷環(huán)境中，體溫的變化不如皮膚溫度變化那樣敏感，因為機體調(diào)節(jié)功能較強，不易出現(xiàn)較大波動。須知，一旦體溫出現(xiàn)明顯降低可能帶來的不良影響要比皮膚溫下降嚴重的多。

豎向破拆作業(yè)

在寒冷環(huán)境中，只有機體熱虧損超過一定限度(50kcal約等于210kJ)時，體溫才出現(xiàn)下降，下降幅度一般不超過1℃，對人體健康和工作能力沒有明顯不良影響。

體溫降至36℃，機體代謝反射性增強(產(chǎn)熱量增加)，這是人體保護性反應(yīng);體溫降到35℃時，可出現(xiàn)明顯寒顫，稱為體溫過低；降到34℃時血壓出現(xiàn)下降，意識受到影響;體溫下降到33℃時，呼吸次數(shù)、心率減少，血壓下降，稱為重癥低體溫;體溫下降到32℃～31℃時，血壓測不到，意識不清、寒顫消失，瞳孔散大;體溫下降到30℃～29℃時，意識逐漸消失，肌肉僵直，脈搏、呼吸減弱、減少;體溫下降到28℃時可出現(xiàn)心室纖顫，生命垂危；體溫下降到20℃時，心跳停止。體溫這種極端下降的情況，在日常生產(chǎn)過程中是不存在的，只有在較強的寒冷環(huán)境中(特別是冬季戶外作業(yè))的非常事故中，才有可能見到。

3.2.3 對全身的影響

機體受冷后，首先是毛細血管收縮，皮膚血流量減少，導(dǎo)致皮膚溫度與環(huán)境氣溫的溫差減少，有利于減少機體散熱量，這是一種保護性反應(yīng)。但由于末梢血管收縮，也可使血壓升高、容易引起高血壓患者發(fā)生腦意外，這也是寒冷地區(qū)腦中風(fēng)發(fā)生率較高的原因之一。

冬季戶外作業(yè)應(yīng)穿著足夠量的防寒服裝，服裝保暖量的多少可以保證服裝覆蓋部位平均皮溫不低于33℃為宜，或參考《勞動防護服防寒保暖要求》(GB/T13459-92)，并保持服裝干燥。對保暖薄弱環(huán)節(jié)，如手、腳、頭、耳，要加強保暖，盡量減少裸露皮膚的面積，要保證這些部位的皮膚溫不低于20℃。在低溫環(huán)境中，風(fēng)速能增加冷作用強度，如在7℃環(huán)境中，2m/s～3m/s的風(fēng)速，相當于氣溫下降3℃～4℃，可使服裝保暖量降低11%～12%。因此，防寒服的尺寸也很重要，既不可束縛過緊，也不可過于寬松，束縛過緊影響末梢血液循環(huán)，能增加冷影響或冷損傷的機會;過于寬松影響裝具的保暖量。

表1 空氣呼吸器實際測試情況統(tǒng)計表

在此次適應(yīng)性訓(xùn)練中，裸露在外部的皮膚基本在30s～50s左右就會出現(xiàn)刺痛、麻木的情況，因此必須保證全身的保暖措施都到位。而在這種保暖條件下又要保持工作的效率就需要把握一定平衡，在手、足及關(guān)節(jié)位置，既要使用保暖性能較好的材質(zhì)，又要滿足操作時靈活運動的特點，還要滿足地震救援現(xiàn)場必備的防穿刺功能，實現(xiàn)較困難。在保暖衣物上，如若過于臃腫則會引起行動不便，出現(xiàn)難以操作裝備的現(xiàn)象；而太薄又會影響自身體溫的保持，這是一個矛盾主要集中點，因此開發(fā)出適用于高寒地區(qū)救援條件的面料材質(zhì)是一個現(xiàn)狀需求。

3.3 裝備性能

3.3.1 低溫對手動破拆工具的影響

目前國際主流的手動破拆工具主體都為金屬，金屬晶體本身是緊密堆積的金屬晶格,金屬鍵很強,在很低的溫度下,金屬鍵被破壞,金屬結(jié)點松弛,大多數(shù)金屬在低溫下強度會變高，韌性會降低變脆。因此在低溫條件下要注意手動破拆工具是否會因為受力和性能的雙重原因發(fā)生脆性斷裂，必要時更換耐低溫鋼種作為手動破拆工具的部件。

表2 破拆裝備實際測試情況統(tǒng)計表

3.3.2 低溫對電動裝備的影響

此類現(xiàn)象多發(fā)生在需要蓄電池或鋰電池驅(qū)動的電動設(shè)備上，如蛇眼生命探測儀、聲波生命探測儀、紅外線探測儀、雷達生命探測儀及各類危化品可燃氣體檢測儀乃至照相機、手機等設(shè)備上。低溫環(huán)境下，電池的極化現(xiàn)象嚴重，放電不完全，放電容量減小，放電電壓降低，影響電池壽命和性能。故在使用各類電子設(shè)備時要注意增加防凍罩或用其他方式保持機體的溫度，以免因低溫失去使用效果。

3.3.3 低溫對內(nèi)燃設(shè)備的影響

當柴油機吸入的空氣溫度在-30℃以下時,壓縮終點溫度小于430℃,不能使噴入的燃料著火燃燒。在很低的環(huán)境溫度下,由于冷卻液以及活塞、汽缸套等零件溫度過低,在壓縮過程中的熱損失過大,壓縮終了溫度很難滿足柴油機正常起動的要求。因此在使用內(nèi)燃設(shè)備前要在保持一定溫度的前提下在室外迅速打火進行使用以保持內(nèi)燃機的溫度，這也是裝備車恒溫系統(tǒng)最大的意義所在。

3.3.4 部分救援裝備在低溫狀態(tài)下的使用情況（見表1、表2）

3.4 材料特性

在極寒條件下，新澆筑混凝土在養(yǎng)護初期遭受凍結(jié)，由于水結(jié)冰膨脹，會使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。

當氣溫恢復(fù)到正溫后，即使正溫養(yǎng)護到一定齡期，由于水結(jié)冰膨脹造成的裂紋也難以愈合，混凝土很難達到其設(shè)計強度。

水泥之所以能凝結(jié)硬化并獲得強度，是由于水泥水化反應(yīng)的結(jié)果。水和溫度是水泥水化反應(yīng)得以進行的必要條件。水是水泥水化反應(yīng)能否進行的決定因素之一，溫度則影響水泥水化反應(yīng)的速度。當溫度降到5℃時，水泥水化反應(yīng)速度緩慢；當溫度降到0℃時，水泥水化反應(yīng)基本停止。在混凝土強度發(fā)展初期，其內(nèi)部的空隙中含有尚未與水泥化合的游離水，當溫度降至-2℃～-4℃時，混凝土內(nèi)部的游離水開始結(jié)冰，游離水結(jié)冰后體積大約增長9%，會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生冰晶應(yīng)力，使強度尚低的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫和孔隙，同時損害了混凝土與鋼筋的黏結(jié)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)強度降低。

混凝土內(nèi)部的微裂縫和孔隙

混凝土的早期凍害是由于混凝土內(nèi)部的水結(jié)冰所致。實驗證明，水泥在澆筑后立即受凍，抗壓強度約損失50%，抗拉強度約損40%。受凍前，混凝土養(yǎng)護時間越長，所達到的強度越高；水泥水化物生成越多，能結(jié)冰的游離水就越少，混凝土強度損失就越小?；炷猎馐軆鼋Y(jié)帶來的危害與遭凍的時間早晚、水灰比、水泥強度、養(yǎng)護溫度等有關(guān)。

此次適應(yīng)性訓(xùn)練在進行破拆作業(yè)時混凝土的剝離速度較快，可以在剝離后的混凝土碎塊上明顯觀察到由于混凝土內(nèi)部冰晶應(yīng)力所產(chǎn)生的微裂縫和孔隙，由于高寒地區(qū)混凝土的這種特性，可以在進行破拆作業(yè)時使破碎機或破碎鎬的鑿頭與作業(yè)面形成一定夾角，這樣會對混凝土預(yù)制板產(chǎn)生一定的剪切力，也可利用混凝土構(gòu)件的應(yīng)力集中效應(yīng)在板面上制造較深創(chuàng)口，從而達到提高作業(yè)效率的目的。

4. 結(jié)語

此次高寒地區(qū)地震救援適應(yīng)性訓(xùn)練取得了關(guān)于個人防護、裝備保障、救援方法等方面的階段性成果，為后期的繼續(xù)研究提供了一定的參考，但由于研究仍處于初步探索階段，很多數(shù)據(jù)的細化和策略的抉擇方面還留有空白。在之后的研究中會繼續(xù)細化、深化，對高寒、高海拔、高溫高熱等特殊救援環(huán)境中的救援特點進行更為細致的研究。

作者單位：中國地震應(yīng)急搜救中心

[1]地震應(yīng)急救援培訓(xùn)的組織與管理，賈群林，地震出版社，2014.3

[2]冬季柴油機冷起動困難的解決方法,姚楷,硅谷，2010年16期

[3]低溫作業(yè)對人體有哪些影響,于永中；趙容,北京市疾病預(yù)防控制中心，2003年07期