固定消防設(shè)施在高層建筑滅火救援中的應(yīng)用

田豐

摘要：隨著城市建設(shè)腳步不斷加快，高層建筑以及超高層建筑已經(jīng)成為一個(gè)城市形象的體現(xiàn)。這些建筑豎向管井多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、火災(zāi)荷載大、疏散逃生困難，發(fā)生事故極易造成群死群傷，是當(dāng)前消防隊(duì)伍滅火救援研究的重點(diǎn)課題。為摸清高層建筑及超高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、探明建筑火災(zāi)發(fā)展規(guī)律、提升火災(zāi)撲救效率、保護(hù)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，文章從高層火災(zāi)撲救難點(diǎn)出發(fā)，就如何更好地運(yùn)用高層建筑固定消防設(shè)施提出了可行性的建議與措施。

關(guān)鍵詞：固定消防設(shè)施;高層建筑;滅火救援

高層建筑體量大、層數(shù)多，發(fā)生火災(zāi)后，火勢(shì)沿水平通道和豎向管井蔓延迅速，若不能及時(shí)有效對(duì)火災(zāi)實(shí)施控制，火勢(shì)將迅速由初期階段發(fā)展為全面燃燒階段，形成立體燃燒，建筑內(nèi)部溫度急劇升高，熱輻射增強(qiáng)，同時(shí)產(chǎn)生大量高溫、有毒氣體，并迅速?gòu)浡饒?chǎng)，給人員的安全疏散和物資搶救帶來(lái)嚴(yán)重威脅。雖然近年來(lái)消防器材裝備不斷更新?lián)Q代以適應(yīng)當(dāng)前嚴(yán)峻的滅火救援新形勢(shì)，但其發(fā)展速率遠(yuǎn)跟不上城市現(xiàn)代化的進(jìn)程和高層滅火救援的實(shí)際需要，截至2020年，全國(guó)建成150m以上的超高層建筑就已達(dá)到2215座，而目前全國(guó)共有舉高消防車1654輛，其中50m以下占總數(shù)的91%，最高的舉高類消防車為101m，舉高消防車受數(shù)量、性能及展開(kāi)環(huán)境限制遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高層、超高層建筑滅火救援需要。因此，結(jié)合高層火災(zāi)不同發(fā)展階段的特點(diǎn)，充分發(fā)揮固定消防設(shè)施作用，實(shí)現(xiàn)“固移結(jié)合”，對(duì)提升高層建筑滅火救援效率意義重大。

1? 高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)

1.1? 階段性特性

1.1.1? 火災(zāi)初期階段

最初只限于著火物本身燃燒，進(jìn)而蔓延至室內(nèi)其他可燃物，釀成整個(gè)房間起火，此時(shí)燃燒所需空氣可得到充分供給，煙氣較少，房間溫度不平衡，除靠近起火點(diǎn)外，其他部位的溫度不高，燃燒面積不大，人員可以從容地由疏散通道和防煙樓梯間疏散，火災(zāi)初期階段一般為5～7min。

1.1.2? 火災(zāi)發(fā)展階段

隨著燃燒時(shí)間的持續(xù)，燃燒面積逐漸擴(kuò)大，室溫不斷升高，這時(shí)煙氣的發(fā)生量與空氣流通狀況緊密相關(guān)，空氣供給受限，不完全燃燒產(chǎn)物如：CO、NH3、醇類、醛類等會(huì)增加，煙氣呈現(xiàn)濃黑，能見(jiàn)度逐漸下降。反之，若空氣供給充足，高溫和煙氣會(huì)迅速?gòu)拈T窗涌出，室內(nèi)煙氣相對(duì)較少，同時(shí)隨著燃燒蔓延，高溫通過(guò)熱對(duì)流、熱輻射等方式傳播，環(huán)境溫度會(huì)迅速升高。

1.1.3? 火勢(shì)猛烈階段

起火房間全面燃燒，起火房間或防火分隔區(qū)充滿濃煙、高溫和火焰，室內(nèi)溫度猛增至800～900℃，大量不完全燃燒產(chǎn)物形成的濃煙在火風(fēng)壓的作用下沖破門窗向室外蔓延，火焰和高溫濃煙從各種開(kāi)口噴出，沿走廊和各種豎向管井向周圍上下迅速蔓延開(kāi)來(lái)，形成立體火災(zāi)。

1.2? 火勢(shì)蔓延的因素

1.2.1? 火風(fēng)壓

燃燒產(chǎn)生的熱量使空氣體積膨脹，這種膨脹受到有限空間的影響，造成空間壓力逐漸升高，高溫?zé)釟饬髟诟邏鹤饔孟聲?huì)尋求突破口，通過(guò)各種途徑向外擴(kuò)散。

1.2.2? 煙囪效應(yīng)

煙熱氣流向上升騰形成的速度與上下空氣的溫度差、冷熱空氣的密度和建筑的高度成正比，高層建筑通暢的豎向氣流通道為煙氣產(chǎn)生煙囪效應(yīng)提供有利條件。

1.2.3? 中性面

高層建筑存在既不進(jìn)氣也不排氣，在外界風(fēng)力作用下，其氣體流動(dòng)中性面集中于建筑內(nèi)的中部位置，當(dāng)門窗全部開(kāi)啟時(shí)，下部窗口進(jìn)氣，上部窗口排煙。

1.2.4? 風(fēng)力影響

地表以上10m高處風(fēng)速5m/s，30m處風(fēng)速8.7m/s，60m處風(fēng)速12.3m/s，90m處風(fēng)速15m/s。同時(shí)兩幢相鄰高層建筑底部會(huì)產(chǎn)生穿堂風(fēng)，加速熱煙氣流擴(kuò)散[1]。

2? 高層建筑的滅火救援難點(diǎn)

2.1? 登樓消耗體力大

高層建筑較高部位發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如果電梯不能使用，消防員攜帶各類防護(hù)、滅火裝備通過(guò)登樓會(huì)消耗大量的體力，既影響救援時(shí)間又會(huì)消耗大量的體力，嚴(yán)重影響后續(xù)滅火救援戰(zhàn)斗。

2.2? 敷設(shè)水帶路徑少

高層建筑發(fā)生火災(zāi)，若固定消防設(shè)施因日常維護(hù)不當(dāng)或火災(zāi)燒毀失靈等情況無(wú)法正常使用時(shí)，消防員就只能依靠鋪設(shè)水帶實(shí)施供水滅火，而現(xiàn)今大部分高層建筑都采用玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，水帶敷設(shè)采取吊升和垂直下放敷設(shè)方式受固定點(diǎn)、風(fēng)力等因素影響難以施行，室內(nèi)多為防煙樓梯間扶手內(nèi)側(cè)無(wú)空隙，因此只能依靠沿樓梯蜿蜒敷設(shè)的方式。

2.3? 供水壓力高，水帶易產(chǎn)生爆裂

當(dāng)著火樓層較高，又采用鋪設(shè)水帶供水時(shí)，由于水帶在樓層垂直壓力、車泵壓力以及閥門開(kāi)關(guān)時(shí)造成的水錘作用影響下，水帶接口、拐彎折角處容易產(chǎn)生破裂，造成供水中斷，查找破裂點(diǎn)以及更換新水帶需要耗費(fèi)大量時(shí)間，嚴(yán)重影響滅火救援行動(dòng)。

3? 建筑消防設(shè)施在火災(zāi)撲救中的具體應(yīng)用

3.1? 充分利用消防控制室作為指揮陣地

在火災(zāi)發(fā)生初期，火災(zāi)探測(cè)元件發(fā)出報(bào)警信號(hào)反饋至消防控制室控制機(jī)柜，根據(jù)探測(cè)時(shí)間依次報(bào)警，消防控制室值班人員或消防隊(duì)伍可以充分利用控制機(jī)柜顯示屏上報(bào)警時(shí)間的先后次序，準(zhǔn)確查找起火點(diǎn)以及火勢(shì)發(fā)展蔓延方向，定點(diǎn)、定向布置力量開(kāi)展滅火救援行動(dòng)。在火災(zāi)發(fā)展蔓延過(guò)程中，通過(guò)控制機(jī)柜的報(bào)警信號(hào)，對(duì)照主機(jī)電腦中的具體點(diǎn)位圖，在火勢(shì)發(fā)展蔓延的方向上設(shè)置防御力量，防止火勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大。在滅火救援過(guò)程中，還可通過(guò)消防控制室的大屏，結(jié)合參戰(zhàn)各支隊(duì)伍的視頻反饋，可以準(zhǔn)確掌握滅火救援現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，為指揮行動(dòng)提供強(qiáng)有力的保證。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)通信干擾或因樓層較高屏蔽信號(hào)時(shí)，前方參戰(zhàn)力量可以利用消防電話與后方處于消防控制室的指揮員取得聯(lián)絡(luò)。

3.2? 利用室內(nèi)消火栓系統(tǒng)提升滅火效率

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)由消火栓箱、室內(nèi)管網(wǎng)、消防水箱、消防水池、消防水泵、水泵接合器、市政入戶管道等組成，消火栓系統(tǒng)在日常維護(hù)中應(yīng)保持出水口壓力不小于0.35MPa，消防水槍充實(shí)水柱不應(yīng)小于13m。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以直接利用該系統(tǒng)進(jìn)行出水滅火，當(dāng)水壓不足時(shí)，可以通過(guò)消火栓箱內(nèi)的啟泵按鈕遠(yuǎn)程啟動(dòng)處于自動(dòng)狀態(tài)的消防水泵，以滿足滅火所需用水量及水壓的要求。

消防隊(duì)伍到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)第一時(shí)間占據(jù)水泵房，以防止水泵無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)消防水泵，或當(dāng)主水泵損壞時(shí)迅速開(kāi)啟備用水泵進(jìn)行供水。消防員需攜帶多功能水槍、水帶以及轉(zhuǎn)接口迅速到達(dá)起火層下一層或下兩層布置陣地，鋪設(shè)水帶至起火樓層開(kāi)展滅火救援行動(dòng)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的運(yùn)用能彌補(bǔ)消防隊(duì)伍到場(chǎng)后由車輛開(kāi)始鋪設(shè)水帶耗費(fèi)時(shí)間的不足，有效提升滅火效率，同時(shí)室內(nèi)消火栓點(diǎn)位多，在管網(wǎng)壓力充足的情況下，能迅速調(diào)整進(jìn)攻力量。

3.3? 水泵接合器作用的發(fā)揮

水泵接合器是當(dāng)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)泵組損壞時(shí)，消防隊(duì)伍可以通過(guò)車輛加壓將水或泡沫輸送至消火栓系統(tǒng)的管網(wǎng)內(nèi)供消火栓和水噴淋使用。高層建筑火災(zāi)尤其是超高層建筑，當(dāng)?shù)叵滤脽o(wú)法啟動(dòng)時(shí)，消防水帶的耐壓強(qiáng)度直接影響滅火陣地的可推進(jìn)高度，而建筑的復(fù)雜程度又直接影響建立滅火陣地所用時(shí)間，因此利用建筑現(xiàn)有消防管網(wǎng)，將移動(dòng)消防力量與之結(jié)合，是保證滅火效率的最佳選擇。

高層建筑水噴淋和消火栓水泵接合器設(shè)置于首層室外，通過(guò)高層供水車將水加壓送入管網(wǎng)，保證噴淋和消火栓系統(tǒng)正常使用。超高層建筑由于管道耐壓強(qiáng)度有限，供水方式采取的是分區(qū)給水，在使用時(shí)需要區(qū)分水泵接合器種類、供水層數(shù)，以及傳輸水泵位置，當(dāng)著火層位于超高層建筑裙樓，可以采取向低區(qū)消火栓或噴淋接合器供水，當(dāng)著火層位于裙樓以上設(shè)置輸轉(zhuǎn)水泵的避難層以下時(shí)，可以采取高區(qū)消火栓或噴淋接合器供水，當(dāng)避難層以上發(fā)生火災(zāi)，此時(shí)考慮水帶耐壓強(qiáng)度的限制，蜿蜒或垂直鋪設(shè)水帶供水已不可取，可以利用避難層消防水泵供水同時(shí)開(kāi)啟地下傳輸水泵，保證水源不間斷。當(dāng)避難層消防水泵損壞，可以利用高壓水帶連接避難層下層消火栓與避難層水泵接合器進(jìn)行供水，或者采用手抬機(jī)動(dòng)泵抽吸避難層水箱水源向避難層設(shè)置的水泵接合器供水。

3.4? 啟動(dòng)防排煙設(shè)施開(kāi)展排煙降毒

在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，導(dǎo)致傷亡率增加的主要因素之一就是在火災(zāi)中產(chǎn)生的有毒氣體和高溫因素，增加了人員的傷亡率，并且濃煙會(huì)阻擋視線，嚴(yán)重影響救援人員的進(jìn)攻路線，使其難以順利進(jìn)行人員疏散和火災(zāi)的撲救，所以消防隊(duì)伍在日常熟悉演練時(shí)，需要了解排煙、送風(fēng)機(jī)房位置及其所控制的出風(fēng)口或排煙口所在層數(shù)，并對(duì)防排煙設(shè)施手動(dòng)或聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。

處于自動(dòng)狀態(tài)的防排煙設(shè)施和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通常需要聯(lián)動(dòng)作業(yè)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，消防控制室火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接收到火災(zāi)探測(cè)元件發(fā)出的信號(hào)，消防控制機(jī)柜通過(guò)分析報(bào)警信號(hào)所在層數(shù)，聯(lián)動(dòng)控制其對(duì)應(yīng)的防排煙主機(jī)，但是在一些火災(zāi)發(fā)生過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榭刂婆艧燂L(fēng)機(jī)電源控制箱沒(méi)有切換到自動(dòng)的狀態(tài)，將導(dǎo)致排煙系統(tǒng)不能自動(dòng)打開(kāi)，遇到這種情況，就需要立即安排隊(duì)員到所在樓層的排煙機(jī)房手動(dòng)打開(kāi)排煙風(fēng)機(jī)。在使用機(jī)械排煙設(shè)施時(shí)需要注意兩點(diǎn)：一是若起火建筑具備自然排煙條件，應(yīng)同時(shí)打開(kāi)門窗進(jìn)行自然排煙并采用噴霧射流輔助，以提升排煙效率;二是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)煙氣溫度升高到280℃時(shí)，排煙機(jī)無(wú)法進(jìn)行排煙工作，為防止高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)排煙管道進(jìn)行蔓延，排煙防火閥動(dòng)作，關(guān)閉排煙管道，此時(shí)，應(yīng)選擇移動(dòng)排煙設(shè)備排煙，如：內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)、水驅(qū)動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)等。

在進(jìn)行高層建筑的滅火救援行動(dòng)中，當(dāng)力量部署在著火層下一層或下兩層時(shí)，人員裝備應(yīng)集結(jié)于防煙樓梯間及前室。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，機(jī)械加壓送風(fēng)聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，為防煙樓梯間及前室源源不斷送入新鮮空氣，同時(shí)由常閉防火門劃分的防火分區(qū)能有效阻止火勢(shì)和煙氣向樓梯間及前室蔓延，集結(jié)于樓梯間及前室的消防員所處環(huán)境相對(duì)安全，便于人員在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷作戰(zhàn)的情況下開(kāi)展人員和裝備的交接替換，若占據(jù)消防控制室指揮員發(fā)現(xiàn)進(jìn)攻路線中機(jī)械加壓送風(fēng)不能遠(yuǎn)程或聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)，應(yīng)迅速安排人員前往送風(fēng)機(jī)房手動(dòng)啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，為滅火救援創(chuàng)造有利條件。

3.5? 依托防火分隔設(shè)施布置陣地

高層建筑防火分隔設(shè)施主要包括防火隔墻、防火門、防火窗、防火卷簾、擋煙垂壁、防火水幕及耐火樓板等，根據(jù)建筑面積和單元功能不同，高層建筑各樓層依托防火分隔設(shè)施劃分為不同的防火分區(qū)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，防火分隔設(shè)施一方面能阻止高溫濃煙和火焰快速進(jìn)入另一防火分區(qū)或逃生通道，造成火勢(shì)迅速蔓延或?qū)μ由白鲬?zhàn)人員生命構(gòu)成威脅;另一方面在一定時(shí)間內(nèi)可將火勢(shì)控制在一定范圍，為救援力量的布置爭(zhēng)取時(shí)間，有利于集中兵力控制和消滅火勢(shì)。

在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防隊(duì)員趕赴現(xiàn)場(chǎng)，首先需要及時(shí)確定防火分隔設(shè)施是否封閉得足夠嚴(yán)密，若現(xiàn)場(chǎng)常閉防火門閉門器損壞導(dǎo)致防火門無(wú)法緊閉，可以通過(guò)設(shè)置抵擋物的方法確保防火分區(qū)的有效性，若劃分防火分區(qū)的防火卷簾無(wú)法聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)，應(yīng)迅速在未能有效分隔的區(qū)域布置力量設(shè)防或手動(dòng)降下卷簾隔絕火勢(shì)蔓延。在利用防火分隔設(shè)施建立滅火陣地時(shí)，水平方向可以考慮依托防火墻、防火門、防火卷簾等設(shè)施;垂直方向可以考慮在耐火樓板、窗間墻、封閉樓梯間、防煙樓梯間等處設(shè)置水槍陣地，既能保證參戰(zhàn)消防員人身安全，又能靠近起火區(qū)域，提升滅火效能。需要注意的是在采用防火卷簾進(jìn)行防火分隔時(shí)，根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版）的要求，用于防火分隔作用的防火卷簾門，在其門體兩側(cè)應(yīng)設(shè)獨(dú)立的自動(dòng)噴水系統(tǒng)[2]，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)卷簾門下降關(guān)閉的同時(shí)，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)發(fā)揮作用，以降低防火卷簾門背火面溫升不超過(guò)規(guī)定的溫度，若噴淋系統(tǒng)損壞或無(wú)法動(dòng)作，應(yīng)在防火卷簾達(dá)到耐火極限3.00h之前布置水槍陣地防止火勢(shì)突破防火分區(qū)迅速蔓延擴(kuò)大。

4? 結(jié)語(yǔ)

為更好實(shí)現(xiàn)固定消防設(shè)施與移動(dòng)消防力量的有效結(jié)合，可以對(duì)高層間的部分消防設(shè)施進(jìn)行改造：一是在垂直方向的煙道、管道豎井內(nèi)設(shè)置噴淋，發(fā)生火災(zāi)時(shí)阻擋火勢(shì)垂直方向的蔓延;二是大樓設(shè)計(jì)時(shí)，在消防電梯前室，設(shè)置消火栓空管、空管采用快速轉(zhuǎn)接扣、扣內(nèi)設(shè)置減壓擋板，以便于縮短消防員登樓敷設(shè)水帶時(shí)間，提升滅火效率;三是將室內(nèi)消火栓箱內(nèi)水槍更換為附帶開(kāi)關(guān)直流或多功能水槍，以便于單位員工或消防員使用時(shí)能獨(dú)立操作控制，同時(shí)減少不必要的水漬損失;四是對(duì)用于防火分隔的防火門、防火卷簾進(jìn)行改造，增設(shè)可開(kāi)啟洞口，在充分考慮防火分隔設(shè)置對(duì)阻擋火勢(shì)蔓延的前提下，減少消防隊(duì)員在進(jìn)攻時(shí)繞過(guò)防火分隔設(shè)施運(yùn)輸裝備或變換陣地所需時(shí)間，以及消除開(kāi)關(guān)分隔設(shè)施以致阻擋煙火蔓延功能失效的不利因素。

現(xiàn)今高層建筑高度日益增高，數(shù)量與日俱增，加之新技術(shù)、新裝備不斷涌現(xiàn)，撲救高層建筑火災(zāi)的難度越來(lái)越大，要求越來(lái)越高。因此，對(duì)于高層建筑火災(zāi)，只有充分運(yùn)用和發(fā)揮固定消防設(shè)施與移動(dòng)消防力量的作用，真正實(shí)現(xiàn)“固移結(jié)合”，才能降低火災(zāi)的發(fā)生率和將火勢(shì)控制在初期階段。

參考文獻(xiàn)：

[1]公安部消防局.高層建筑滅火對(duì)策研究指南[M].上海：上?？茖W(xué)普及出版社，2009.

[2]GB50045-95.高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.

The application of fixed fire prevention facilities

in the firefighting and rescue of high-rise buildings

Tian Feng

（Xincheng Fire and Rescue Station， Chongchuan District，Nantong City， Jiangsu Province，Jiangsu? Nantong? 226000）

Abstract：With the economic and social development， the pace of urban construction continues to accelerate， high-rise buildings and super high-rise buildings have become the embodiment of a city's image. These buildings have many vertical tube wells， complex structure， large fire load， evacuation and escape difficulties， accidents are very likely to cause mass death and injuries， is the current focus of firefighting and rescue research of the fire department. In order to understand the structural characteristics of high-rise buildings and super high-rise buildings， find out the law of building fire development， improve the efficiency of firefighting， and protect the lives and properties of the public， the article puts forward feasible suggestions and measures on how to better use fixed firefighting facilities in high-rise buildings from the difficult points of high-rise fire fighting.

Keywords：fixed fire prevention facilities; high-rise building; firefighting and rescue