高層建筑外保溫層火災(zāi)特點(diǎn)及撲救對策

王碩

摘要：為了科學(xué)預(yù)防和有效撲救高層建筑外保溫層火災(zāi)，通過研究高層建筑外墻保溫結(jié)構(gòu)，分析了幾起不同類型的高層建筑外墻保溫火災(zāi)案例，總結(jié)出了此類火災(zāi)具有垂直蔓延迅速、易形成猛烈燃燒等顯著特點(diǎn)，接著從戰(zhàn)前準(zhǔn)備、力量調(diào)派等方面提出了幾點(diǎn)撲救對策，旨在促進(jìn)此類火災(zāi)撲救效能的提升，減少人民群眾的生命財產(chǎn)損失。

關(guān)鍵詞：高層建筑；外墻保溫；火災(zāi)撲救；疏散救人

高層建筑外墻通常敷設(shè)大量保溫、裝飾材料，內(nèi)部電梯井、電纜井、風(fēng)道等豎向管井等如不符合消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一旦起火容易產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”，加上外部風(fēng)力，致使建筑很快形成立體燃燒，極易造成群死群傷或重特大事故。由于外墻保溫層火災(zāi)撲救難度大，發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)施難以發(fā)揮作用，因此，研究高層建筑外墻保溫層火災(zāi)撲救對策，是消防救援隊(duì)伍正在面臨的和亟待解決的問題。

1 建筑外墻保溫結(jié)構(gòu)

建筑外墻保溫結(jié)構(gòu)分為外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)，外墻外保溫根據(jù)設(shè)置的位置不同可以分為墻面外保溫、屋面外保溫，墻面外保溫根據(jù)建筑類型和建筑高度的不同可分為有空腔和無空腔兩種。所謂外墻外保溫，可以理解為給建筑物穿上一件保溫外衣，這件外衣既要保溫、隔熱，還要美觀。外墻外保溫結(jié)構(gòu)體系由以下5部分組成：

一是膠粘層。一般由黏結(jié)膠漿構(gòu)成，根據(jù)需要可附加鉚釘，當(dāng)基面不符合粘貼要求時，可采用機(jī)械法固定。

二是保溫層。GB50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第6.7條規(guī)定，建筑的內(nèi)、外保溫系統(tǒng)宜采用燃燒性能為A級（巖棉、礦棉、泡沫玻璃等）即不燃性的保溫材料，不宜采用B2級（聚苯板EPS、擠塑板XPS、聚氨酯PU等）保溫材料，嚴(yán)禁采用B3級保溫材料，其中B3級保溫材料正是屬于易燃材料，B2級保溫材料雖然是普通可燃材料，但如果要使用，還“需采取嚴(yán)格的構(gòu)造措施進(jìn)行保護(hù)”[1]。

三是網(wǎng)格布。又稱耐堿玻纖網(wǎng)格布，由中堿和無堿玻纖機(jī)織物為基礎(chǔ)經(jīng)耐堿處理而成，主要作用是改善飾面層的機(jī)械強(qiáng)度。

四是防護(hù)層。防護(hù)層是提升保溫層抗裂性和抗沖擊性的關(guān)鍵，一般由抹面膠漿構(gòu)成。

五是裝飾層。應(yīng)采用燃燒性能為A級的材料，但建筑高度不大于50m時，可采用B1級材料，根據(jù)需要可選用外墻涂料和外墻等裝飾材料。

2 高層建筑外墻保溫火災(zāi)案例

2.1? 煙花爆竹引起火災(zāi)的案例

2009年2月9日21時，在建的央視新臺址園區(qū)文化中心發(fā)生特大火災(zāi)事故，大火持續(xù)6h，造成1名消防隊(duì)員犧牲，6名消防隊(duì)員和2名施工人員受傷，造成直接經(jīng)濟(jì)損16383萬元?；馂?zāi)發(fā)生原因是燃放煙花引燃了外墻保溫材料聚氨酯和擠塑板。2011年2月3日0時13分，沈陽市皇朝萬鑫酒店發(fā)生火災(zāi)，大火持續(xù)6h，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元，無人員傷亡?；馂?zāi)發(fā)生的原因是燃放煙花不慎引起B(yǎng)座樓體外墻表面裝飾材料和保溫材料燃燒。

2.2? 電火引起火災(zāi)的案例

2019年12月2日21時許，沈陽市渾南新區(qū)SR國際新城住宅區(qū)發(fā)生火災(zāi)，起火建筑共25層，起火部位為5層及以上外墻，大火持續(xù)3h，無人員傷亡，火災(zāi)發(fā)生的原因?yàn)?02號樓A座5層某房間東側(cè)屋插排電源線發(fā)生故障引燃周圍可燃物。2021年8月27日14時許，大連凱旋國際大廈B座發(fā)生火災(zāi)，過火面積超過6000m2，該大廈建筑外墻保溫層采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂，每隔3層設(shè)置巖棉隔離帶。火災(zāi)發(fā)生的原因?yàn)榇髲BB座19層某室電動平衡車充電器電源線插頭與插座接觸不良發(fā)熱引燃周圍木質(zhì)衣柜等可燃物，并蔓延至樓體外墻。

2.3? 遺漏火源引起火災(zāi)的案例

2021年3月9日11時許，石家莊市長安區(qū)建設(shè)南大街29號眾鑫大廈發(fā)生火災(zāi)。此起火災(zāi)造成建筑外墻立面部分過火，建筑內(nèi)部分房間過火，毗鄰建筑和部分車輛受損，過火面積15455m2，無人員傷亡?；馂?zāi)發(fā)生的原因?yàn)榇髲B東南側(cè)五樓外部平臺西南角未熄滅的煙蒂等引燃平臺西南角的紙質(zhì)包裝物、樹葉等可燃物，進(jìn)而引燃大廈外墻保溫材料和鋁塑板。

3 高層建筑外墻保溫火災(zāi)特點(diǎn)

3.1? 垂直蔓延迅速，易形成猛烈燃燒

一旦外墻保溫發(fā)生火災(zāi)，火勢會在水平和垂直方向上蔓延，垂直方向燃燒速度會很快，水平方向燃燒的速度相對慢些，由于不同保溫材料在高溫下的特性不同，火勢可能從下向上蔓延，也可能從上向下蔓延。通常情況下，建筑高度與建筑外部風(fēng)速成正比，據(jù)測定，10m高處的風(fēng)速為5m/s，在相同條件下，30m高處的風(fēng)速為8.7m/s，60m高處為12.3m/s，90m高處就達(dá)到了15m/s，建筑高則風(fēng)速大，風(fēng)助火勢，火借風(fēng)威，兩者相互影響。由于風(fēng)速的增加，風(fēng)向的多變性，很容易導(dǎo)致建筑上下溫度和壓力差值，從而形成火風(fēng)壓，再加上煙囪效應(yīng)，火災(zāi)很快從初期階段發(fā)展到猛烈燃燒階段。2011年2月3日，沈陽皇朝萬鑫酒店發(fā)生火災(zāi)，局部小火點(diǎn)燃后，直至完全燃燒，時間僅用1min，而火災(zāi)從建筑11層蔓延到37層，時間也只用了15min。

3.2? 由外向內(nèi)蔓延，易形成立體燃燒

建筑外墻保溫發(fā)生火災(zāi)時，墻壁上的開口或窗戶對火勢的蔓延起著關(guān)鍵作用，窗戶的防火能力相對較弱。比如，火勢由下向上蔓延，玻璃受熱量影響最大的是下方區(qū)域，在下方區(qū)域向上逐漸變少，來自火焰的熱浪在玻璃的平面上形成了一個“熱梯度”，很容易導(dǎo)致玻璃“加熱不均勻”迅速破碎?；饎萃ㄟ^玻璃破碎的外窗開口部位，迅速引燃室內(nèi)可燃物，各個窗口多火點(diǎn)向室內(nèi)橫向蔓延，形成建筑立體燃燒。

3.3? 人員逃生困難，易造成群死群傷

高層建筑內(nèi)部人員密集，一旦起火，要使被困人員快速疏散到地面或不受火勢威脅的安全部位是一個難題。高層建筑高度高、層數(shù)多，垂直疏散距離遠(yuǎn)，疏散時間長，被困人員的疏散方向又與煙火蔓延方向相反。高層建筑普通電梯在火災(zāi)時因不防煙火或停電等原因而無法使用，安全疏散主要是靠內(nèi)部疏散樓梯，而樓梯間內(nèi)一旦竄入煙氣，就會迫使被困人員在煙霧大、能見度低、熱氣流烘烤和心理極度驚恐的情況下進(jìn)行疏散，增大安全疏散難度，易造成人員擁擠、窒息、傷亡。據(jù)國家消防救援局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2022年全年接報高層建筑火災(zāi)1.7萬起，死亡260人，與2021年相比，起數(shù)上升276%，死亡人數(shù)上升44.4%。

3.4? 飛火難以控制，易引燃周邊建筑

高層建筑外墻保溫材料燃燒易發(fā)生熱熔性縮變，會飄落大量可燃物，燃燒的物體在墜落的過程中，受風(fēng)力的影響，形成飛火，飛火飄落的遠(yuǎn)近與墜落物的大小和風(fēng)力有關(guān)，有的幾米，有的幾十米甚至最遠(yuǎn)到數(shù)百米，飛火可以造成多個火點(diǎn)，嚴(yán)重威脅到周圍建筑物以及居民的生命安全。如沈陽皇朝萬鑫酒店火災(zāi)，建筑B座北側(cè)外墻全部起火后，因飛火飄落引燃相鄰的A座南側(cè)外墻，A座南側(cè)外墻火勢通過窗口蔓延到30層、42層等部分房間，給火災(zāi)撲救工作造成了極大困難。

3.5? 不確定因素多，易影響作戰(zhàn)行動

兵無常勢，火無常形，每一個火災(zāi)現(xiàn)場都有自身的特點(diǎn)。高層建筑外保溫層火災(zāi)不確定因素為火場情況突變、建筑外墻結(jié)構(gòu)損壞等突發(fā)事故，具體表現(xiàn)一是煙霧濃、毒性大。外墻保溫材料如采用EPS（聚苯乙烯泡沫）、XPS（擠塑聚苯乙烯泡沫）、硬質(zhì)PU（聚氨酯泡沫）等，這些材料在生產(chǎn)過程中加入了各種助劑，包括阻燃劑、發(fā)泡劑等，這些材料燃燒釋放的大量有毒有害煙氣，如HCN、CO及高分子化合物，消防滅火人員不僅要建筑在外墻進(jìn)行火勢控制外，還要組織一定力量內(nèi)攻，這些有毒有害的煙氣，嚴(yán)重影響人員疏散和滅火作戰(zhàn)行動。二是墜落物多。有些建筑外設(shè)置玻璃幕墻，玻璃幕墻受高溫和火焰作用，由于受熱不均勻和表面溫差太大等因素，一般在250℃左右就會開裂破碎形成“玻璃雨”，建筑外部的網(wǎng)格布因過熱折斷而導(dǎo)致外墻裝飾層墜落，這些墜落物都會對滅火行動人員、車輛、裝備造成潛在的危險。三是鋼結(jié)構(gòu)易變形。因混凝土結(jié)構(gòu)重量大，高層建筑一般是采用鋼結(jié)構(gòu)或部分采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)耐火極限較低，普通的鋼材在600℃的環(huán)境下，就會產(chǎn)生變形扭曲，因?yàn)楦邷貙?dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)變形，承受不了上面的重量，建筑物就會轟然倒塌?；饒霾淮_定因素多，會極大影響火情偵察、火場供水、人員疏散、戰(zhàn)術(shù)實(shí)施等作戰(zhàn)行動，甚至?xí){參戰(zhàn)人員的生命安全。

3.6? 滅火設(shè)施有限，易影響滅火效率

當(dāng)前頒布的消防規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要面向建筑內(nèi)部所配置的消防設(shè)施，外保溫材料火災(zāi)不在建筑消防設(shè)施保護(hù)范圍內(nèi)，一旦建筑外墻外保溫材料發(fā)生火災(zāi)，現(xiàn)有的自動滅火設(shè)施以及防火分隔等不能很好地發(fā)揮滅火作用。很多高層建筑在施工和改擴(kuò)建工程中，外墻保溫發(fā)生火災(zāi)，這類施工現(xiàn)場環(huán)境和道路條件較差，建筑材料亂堆亂放，正在施工的管道溝、排水設(shè)施等致使消防通道不暢通，一些已經(jīng)投入使用的高層建筑由于管理不到位，責(zé)任人一味追求經(jīng)濟(jì)效益，易出現(xiàn)占用消防車道、占用消防登高操作場地和封閉滅火救援窗等隱患問題，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)后，消防車輛不能靠近火場，舉高消防車無法選擇最佳作業(yè)面，而使用消防電梯進(jìn)行內(nèi)攻又會因電梯功能故障、煙霧濃重、供水線路蜿蜒、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等情況，使內(nèi)攻路線不暢或存在射水死角，滅火劑不能發(fā)揮最佳的效能，嚴(yán)重影響滅火作戰(zhàn)的效率。

4 高層建筑外保溫層火災(zāi)的撲救對策

4.1? 戰(zhàn)前做好準(zhǔn)備

一是強(qiáng)化“六熟悉”工作。根據(jù)轄區(qū)火災(zāi)事故特點(diǎn)要將高層建筑作為重點(diǎn)單位，隊(duì)站指揮員要熟悉高層建筑結(jié)構(gòu)和使用功能，逐一熟悉高層建筑的防火防煙分區(qū)、消防設(shè)施、疏散走道、避難層（間）、建筑消防車道、附近水源等情況，做到底數(shù)清、情況明，確?；馂?zāi)發(fā)生后，第一時間調(diào)取資料，第一時間輔助決策，快速內(nèi)攻救人、控火。二是強(qiáng)化消防設(shè)施測試工作。為強(qiáng)化消防救援人員對高層建筑消防設(shè)施熟悉測試和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，沈陽市消防救援支隊(duì)當(dāng)前正在開展“高層建筑消防設(shè)施調(diào)查測試工作”，各大隊(duì)和消防站逐一對轄區(qū)內(nèi)高層建筑的消防控制室、室內(nèi)（外）消火栓、水泵接合器、防煙排煙設(shè)施、消防電梯、防火卷簾等內(nèi)容開展實(shí)地測試，形成以建筑消防設(shè)施應(yīng)用為中心的實(shí)戰(zhàn)練兵體系。三是強(qiáng)化高層專業(yè)隊(duì)建設(shè)。按照“一高、一低、一大、一化”標(biāo)準(zhǔn)，沈陽支隊(duì)組建專業(yè)滅火救援力量，其中依托啟工消防救援站組建高層專業(yè)隊(duì)，通過科學(xué)評估和實(shí)戰(zhàn)測試，優(yōu)化力量編成，完善指揮模式，強(qiáng)化車輛裝備和人員配置，提升指戰(zhàn)員在高層建筑火災(zāi)中的應(yīng)變力、指揮力和作戰(zhàn)力。四是強(qiáng)化聯(lián)動聯(lián)訓(xùn)機(jī)制。在日常工作中，要加強(qiáng)對高層建筑微型消防站的業(yè)務(wù)指導(dǎo)，達(dá)到“有隊(duì)員、有裝備、有戰(zhàn)斗力”的標(biāo)準(zhǔn)。各級要定期組織滅火實(shí)戰(zhàn)演練，及時啟動應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動機(jī)制，定期拉動公安、醫(yī)療、住建、電力、供水、燃?xì)獾嚷?lián)動單位到場協(xié)同處置，時刻做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備[2]。

4.2? 優(yōu)化力量調(diào)派

高層建筑外墻保溫材料火災(zāi)要加強(qiáng)首批力量調(diào)派，最大限度調(diào)派充足力量到場處置，優(yōu)先調(diào)集大功率水罐消防車、壓縮空氣泡沫消防車、超高層供水消防車、泵浦水罐消防車、大噸位水罐消防車、舉高（噴射）消防車、搶險救援消防車、遠(yuǎn)程供水裝置、照明車（夜間）、戰(zhàn)勤保障車輛與裝備趕赴現(xiàn)場，支隊(duì)全勤指揮部要遂行出動。根據(jù)現(xiàn)場需要，作戰(zhàn)指揮中心要調(diào)集醫(yī)療、公安、住建、供水、供電、供氣等應(yīng)急聯(lián)動力量與建筑結(jié)構(gòu)專家到場配合協(xié)同處置。

4.3? 迅速火情偵察

及時、準(zhǔn)確地獲取著火建筑的基本情況是參戰(zhàn)消防指戰(zhàn)員實(shí)施科學(xué)決策和開展滅火戰(zhàn)斗行動的首要條件。高層建筑外墻保溫火災(zāi)通過外部、內(nèi)部、消防控制室和詢問知情人等多種方式開展火情偵察，要明確建筑外立面燃燒的層數(shù)、蔓延范圍、舉高層車操作的位置、消防救援窗口的位置和內(nèi)部燃燒的房間部位，通過派出所、街道和社區(qū)，核實(shí)住戶人數(shù)和信息，確定被困人員位置、數(shù)量和進(jìn)攻路線?，F(xiàn)場指揮部要科學(xué)評估外立面火勢對上、下樓層和毗鄰建筑威脅程度，以及建筑內(nèi)部燃燒蔓延情況，及時確定滅火戰(zhàn)斗主要任務(wù)。多個外立面立體燃燒時，應(yīng)集中力量疏散人員，要利用疏散樓梯、消防電梯、舉高消防車、室外平臺等多種救援途徑，全力營救被困人員。

4.4? 內(nèi)外結(jié)合控火

高層建筑外墻保溫火災(zāi)應(yīng)遵循“外攻為先、內(nèi)外結(jié)合、上攻下控、層層堵截”的作戰(zhàn)理念，積極滅火和控火。滅火指揮員應(yīng)準(zhǔn)確掌握起火點(diǎn)位置、發(fā)展蔓延態(tài)勢、高空墜落物、飛火等情況，以便現(xiàn)場指揮部及時采取有效措施。要根據(jù)火點(diǎn)位置高度選擇最佳的舉高車操作場地，要利用舉高消防車、車載炮從外部噴射滅火劑有效堵截、消滅火勢。內(nèi)攻作戰(zhàn)指揮員要優(yōu)先使用消防電梯，在起火層下一層或下二層?？?，利用室內(nèi)消火栓沿室內(nèi)樓梯鋪設(shè)水帶，每隔3～4層分段設(shè)置水槍陣地，重點(diǎn)在火勢上層外墻或頂層出水滅火[3]。

4.5? 逐層有序救人

燃燒范圍大、到場力量多的外墻保溫火災(zāi)現(xiàn)場，應(yīng)建立現(xiàn)場作戰(zhàn)指揮部，掛圖作戰(zhàn)、統(tǒng)一指揮，按照樓層劃分任務(wù)段，逐層逐戶有序開展搜救，要第一時間啟動疏散應(yīng)急廣播，指引疏散方向，穩(wěn)定被困人員情緒；組織搜救小組對起火層及起火層上部樓層疏散救人，并對已經(jīng)搜救的戶室做好標(biāo)識，避免反復(fù)搜救，提高搜救效率；起火層以下樓層或受火勢、煙氣威脅較小的區(qū)域，應(yīng)協(xié)調(diào)微型消防站、派出所和物業(yè)利用封閉樓梯、消防電梯疏散自救；在室外安全區(qū)域設(shè)置人員疏散集結(jié)點(diǎn)，安排專人清點(diǎn)人員、與社區(qū)物業(yè)核對信息，及時核對被困人員位置和數(shù)量，確保不漏一人。

4.6? 現(xiàn)場有序移交

火災(zāi)撲救結(jié)束后，應(yīng)全面、細(xì)致地檢查清理現(xiàn)場，徹底清除一切隱蔽火源，將建筑內(nèi)所有人員全部核準(zhǔn)后，向有關(guān)部門或單位移交現(xiàn)場。撤離現(xiàn)場時，指揮員應(yīng)清點(diǎn)參戰(zhàn)指戰(zhàn)員人數(shù)、整理器材裝備。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50016—2014（2018年版） 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2]消防救援局.建筑外墻保溫材料火災(zāi)撲救指南[Z].2018.

[3]陳曉林，黃中杰.高層建筑外墻保溫材料火災(zāi)撲救關(guān)鍵技術(shù)探討[C]//2012中國消防協(xié)會科學(xué)技術(shù)年會論文集，2012：388-390.

Fire characteristics and countermeasures of external thermal insulation layer of high-rise buildings

Wang Shuo

（Shenyang Municipal Fire and Rescue Brigade， Liaoning Shenyang 110023）

Abstract： In order to scientifically prevent and effectively extinguish the fire of the external thermal insulation layer of high-rise buildings， by studying the external thermal insulation structure of high-rise buildings， several cases of different types of external thermal insulation fires of high-rise buildings are analyzed. It is concluded that this kind of fire has remarkable characteristics of rapid vertical spread and easy to form violent combustion. Then， from the aspects of pre-war preparation and force deployment， some countermeasures are put forward， aiming to promote the improvement of such fire fighting efficiency and reduce the loss of peoples lives and property.

Keywords： high-rise building; external wall insulation; fire fighting; evacuation and rescue