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高层建筑火灾特点和扑救对策初探

更新时间:2015-2-9:  来源:毕业论文

高层建筑火灾特点和扑救对策初探
论文摘要:针对当前城市高层建筑火灾扑救难的现实问题,从高层建筑的特点分析其火灾的特点,从高层建筑火灾扑救的难点来探讨对策,进而为扑救高层建筑火灾积累宝贵的经验。
论文关键词:研究,高层,灭火
  城市的高层建筑、超高层建筑是城市经济发展的必然产物和大势所趋,火灾已成为此类“摩天大楼”致命的“杀手”,高层建筑火灾扑救成了一个世界性的现实难题。随着城市化进程不断加快,高层建筑鳞次栉比,呈现出数量越来越多,高度越来越高,结构越来越复杂,功能越来越多样的趋势,使得城市高层建筑的消防安全形势越来越严峻。
  近年,一些城市发生的高层、超高层建筑火灾案例反映现实状况不容乐观:年发生数量多,经济损失重,人员伤亡大,社会影响深等。并有逐年增多的趋势,成为急需解决的重要问题。例如,2008年1月2日,新疆德汇国际广场批发市场发生的火灾,过火面积达65000多平方米,价值数亿元的商品眼睁睁地化为乌有,大火持续15个小时,3名消防员英勇献身;
  2009年2月9日,北京中央电视台新址附属文化中心30层高159米的在建大楼发生火灾;
  2010年11月15日,上海静安区胶州路728号一幢28层的高层公寓发生火灾,造成58人遇难,56人失踪的惨剧。
  大量的案例表明,高层建筑一旦发生火灾往往会造成巨大的经济损失,人员伤亡和社会影响,甚至带来灾难性的后果。因此,笔者通过实际调研分析,探索符合本地区实际的高层建筑消防安全管理的有效途径,制定科学合理的火灾扑救措施,对于避免火灾造成重大人员伤亡和经济损失具有重要意义。
  1、现代高层建筑火灾的新特点http://www.lwfree.cn/
  1.1、火势迅猛,烟火蔓延途径多,易形成立体火灾。有些高层建筑周围有裙房,而按规定主体建筑至少留有1/4边不设裙房。建筑形式多样化,有四方形、塔形、阶梯型、凹形、人形等,结构体系有框架、筒体等;竖井、管道多,如楼梯间、电梯间、电缆井、管道井、排烟道等,特别设有共享空间的高层建筑,烟、火蔓延途径多,形成立体火灾、“跳跃”式燃烧和烟囱效应。试验证明,烟气竖向扩散速度为3—4米/秒,100米的高层建筑在25--35米/秒左右,因此,火灾发生后,烟气即顺垂直通道从底层扩散到顶层。
  1.2、人员疏散困难,伤亡严重。高层民用建筑容纳人数多在千人以上,因此,难以在较短的时间内将人员全部撤离危险区,而且在慌乱中,心理压力大难免会发生挤伤、摔死等惨剧。美国消防组织曾做过一次模拟测试,点燃一只废纸篓,发现仅2分钟烟探器报警,约3分钟后起火,房间达到使人致死温度,同时楼内充满有毒气体,约4分钟楼内过道被烟火封堵而彻底无法通行。
  测试结果表明:楼房内一旦起火,4分钟后逃离现场的可能性很小,加上由于浓烟烈火急需升腾,严重影响人们的视线,使人看不清逃离的方向而陷入困境。救援人员多在4分钟后才到达现场,受难者由于当时的心情十分焦急,往往会作出不理智的举动。
  1.3、火灾扑救难度大。由于我国技术条件的限制,救援装备滞后;登高车辆少,高度有限;大功率供水能力有限;消防员自身防护装备有限;高层建筑周边情况复杂,举高车架设受条件限制不能展开;玻璃幕墙受高温火焰的作用,易形成“玻璃雨”,造成人员伤亡;如果燃烧时间过长,钢混和钢结构建筑均会有可能出现建筑物整体或局部的倒塌现象;部分高层建筑内部的消防设施不完善等都会影响火灾扑救,都导致了高层建筑火灾扑救难度的增加。
  1.4、装修材料多且防火性能差。高层建筑的装修面积大,使用的装修材料生产厂家多,质量参差不齐,材料的防火性能鱼龙混杂。高层建筑的柱子、顶梁、墙面、吊顶装修材料用量极大,尤其是墙面、豪华吊顶面积大,夹板和夹层装修用材较多,如果选择材料耐火性能低下,遇火源极易引起火灾。另外,防火性能较好的材料通常价格较为昂贵,为节约费用,或缺乏消防安全意识,装修单位往往会私自使用一些未经阻燃处理的木条、墙毯等廉价的不防火、不阻燃的装修材料。由于室内大量可燃物的存在,降低了房屋的耐火等级,为高层建筑埋下火灾隐患。即使使用了合格的装修材料,但由于大多数装修材料是可燃的,当高层建筑使用中发生火灾后,装修材料自身会增加室内火灾荷载,延长燃烧时间,燃烧温度升高速度较快,将会导致建筑物内的承重构件垮塌,而增大火灾损失。例如2008年10月9日,哈尔滨市正在建设的28层高层建筑物“经纬360度”发生的火灾就是因电焊工违章电焊,引燃天棚上的装修材料导致火灾。
  1.5、灭火用水量大,供水难度大。用于灭火、冷却和控制蔓延扩大的消防用水量市相当大的,除依靠建筑物本身的供水能力外,还要由消防队千方百计往高楼接力供水。目前,我国的登高消防车多为22米,消防云梯一般为30—48米,普通消防车向室内消防系统输水的供水高度约50米。因此,发生火灾的建筑的高层部分无法依靠室外消防设施协助救火,50米以上部位已超出室外消防设施的供水能力,只能完全依靠“自救”灭火。另外,高层建筑楼层高,水带铺设越高,水压越大,水带容易爆裂。受消防车功率限制,供水高度有限。
  2、高层建筑火灾扑救中面临的问题和挑战
  2.1火势和烟雾扩散渠道多、速度快。
高层建筑的楼梯间、电梯井、通风管井、电缆井、排气道及其他立体竖井,数量多且分布广。而且,高层建筑多采用易燃建材装修,燃烧时发烟量大。据消防科研部门测试证明:在火灾燃烧的猛烈阶段,延期在水平方向上的扩散速度为0.5-0.8米/秒;烟气沿楼梯间等竖向的垂直扩散速度为3-4米/秒。500°C以上的热烟所到之处,既为使可燃物起火而蔓延。按照估算,一幢高度为100米的建筑,若无阻挡,只需30秒左右的时间,烟气就可由底层顺竖井蔓延扩散至顶层。同时,高层建筑顶部一般无遮无挡,高空的强劲风力进一步加速了火势的蔓延和扩散。据测定:在10米高处的风速为5米/秒。而在60米高处的风速为12.3米/秒,在90米高处的风速为15米/秒。由于建筑物高处的风力作用,使着火物所需的氧气供应充分,火场热对流加快,加之楼内外的温度增大,“烟囱效应”也随之增强,燃烧愈来愈猛烈,火势蔓延更为加快。
  2.2灭火装备施救高度有限,难以扑灭高层建筑火灾。高层建筑发生火灾时,一般采用内外结合的方式灭火,即消防云梯车户外射水和救援人员室内射水相结合。但消防云梯车也不是万能的,目前,全球消防体系能够提供的最高云梯约130米,而国内最高的云梯只能举高101米,实际使用中,通常消防云梯车只能升至限定值的80%左右,在这个基础上,高压水枪还能喷射出10米左右的水柱。但目前全球高层建筑最高已达到101层、492米,远远高出云梯车的灭火能力范围。如果着火的摩天大楼超过云梯灭火高度,则无法从室外进行高层建筑的火灾扑救,除非让消防员冒险进入火点,人工启动大楼内部的消防栓,或动用直升机,否则只能依靠楼内自救。
  2.3高层建筑火场供水效率不高。消防部队扑救高层建筑火灾,主要应利用建筑内消火栓灭火或通过水泵接合器给消火栓供水灭火。但从实战情况看,固定消防设施利用率偏低。另外,消防泵压力不足、水带承压不够、铺设方式不合理等情况,都可能造成高层供水压力不足或供水失败。
  3、高层建筑火灾扑救措施
  3.1高层建筑火灾扑救遵守的基本原则
  3.1.1、集中优势兵力,加强第一出动的原则。因为在高层建筑内人员密集,发生火灾时蔓延速度快,扑救困难,人员易造成大量伤亡,所以必须在短时间内集结足够兵力,快速抵达,才能确保及时营救出被困人员。同时控制住火势,抓住灭火救援的的主动权。
  3.1.2、坚持“救人第一,救灭结合”的战术原则。正确处理救人与其他灭火救援行动的关系,一般情况下救人与灭火应同步部署实施。针对高层建筑内人员集中、发生火灾后烟雾大、毒气多、人员容易恐慌、疏散困难、抢救人命任务重的特点,消防队到场后,首先要消灭人员被困地点及疏散通道的火势,驱散烟雾,打开疏散通道,迅速救出被困人员。同时派出搜索分队,深入着火层及着火层以上楼层逐层搜寻、引导或抢救疏散被困人员。在力量允许的情况下,同时还要及时深入着火层以下各层,搜寻受火势威胁的人员,进行引导疏散。
  3.1.3、“以固为主,固移结合”的扑救原则。针对高层建筑内部情况复杂、火灾发展蔓延速度快、外部扑救困难的特点,消防队到达火灾现场后,迅速关闭空调通风系统,将室内消火栓处的水枪、水带与消火栓连接,开启消火栓灭火。同时利用室内消防电梯、储水系统快速投入救援工作。当室内固定消防设施不能完全扑灭火灾时,就要快速组织外部移动式消防装备进行火场供水,确保火场上不间断用水的需要,实现救援行动中固移消防设施的有机结合。在借助消防电梯登高时,必须要在低于起火楼层二层以上的地方下电梯,然后利用通道到达起火楼层救援被困人员,寻找着火源,并利用建筑消防设施进行灭火。
  3.2高层建筑火灾扑救的战术措施
  高层建筑火灾扑救基本战法:一般可采取内攻外堵、上截下防、阻止蔓延、分层消灭的战术措施。作战部署应以内攻为主,把主要力量部署在起火楼层,实施近战,直接扑灭火灾。高层民用建筑的耐火性能比较好,且内部设计安装有固定的消防給水系统和其他消防设施,因此高层建筑火灾的扑救方法和普通建筑火灾的扑救方法有所不同,指挥员在组织指挥扑救时,应确立救人优先的指导思想,坚持以内攻为主和充分发挥固定消防设施作用的原则。
  3.2.1、利用内部固定消防设施,及时处置初期火灾。高层建筑起火后,如果在初期火灾时间内不能及时扑灭,火势就会沿楼层外部、楼内通风管道、竖井、楼梯、电梯井等迅速向上下蔓延,形成立体燃烧。因此,利用本单位的消防组织和职工,及时扑救初期火灾,有秩序地疏散人群,将火灾扑灭在萌芽状态十分重要。
  3.2.2、适应立体作战需要,部署消防力量。高层建筑火灾扑救力量的编成,应按照高层建筑的功能、体量、火灾特点,火灾事故的等级和规模,现有灭火力量和作战能力,在火灾扑救中所承担的任务来进行,平时加强协同配合演练,战时实施分级力量调派,重点加强第一出动力量,强化第一时间段的救人和灭火行动。
  按照高层建筑火灾级别制定以下力量编成,供参考:
  编成一:对于50m以下高层建筑火灾,出动5-9辆消防车,其中,举高消防车1-2辆,水罐消防车3-5辆(含泡沫车),抢险救援车1辆,照明车、后援车和指挥车根据需要调集。

以及配套的警戒、侦察、供水、破拆、救生、排烟、通信等器材。
  编成二:对于50m~100m高层建筑火灾,出动10-30辆消防车,其中,举高消防车3-8辆,水罐消防车6-20辆(含泡沫车),通信指挥车1辆,抢险救援车、照明车、后援车和根据需要调集。以及配套的警戒、侦察、供水(气)、破拆、救生、排烟、通信等器材。
  编成三:对于100m~200m高层建筑火灾,出动20-50辆消防车,其中,举高消防车5-10辆,水罐消防车20-30辆(含泡沫车),抢险救援车2-3辆,通信指挥车1辆,泡沫消防车、照明车、后援车根据需要调集。以及配套的警戒、侦察、供水(气)、破拆、救生、排烟、通信等器材和保障物资。
  编成四:对于200m以上高层建筑火灾,出动50辆以上消防车,其中,举高消防车10辆以上,水罐消防车30辆以上(含泡沫车),抢险救援车3辆以上,后援消防车3辆以上,通信指挥车1-2辆,照明消防车根据需要调集。以及配套的警戒、侦察、供水(气)、破拆、救生、排烟、通信等器材和保障物资。有条件的可以调集消防直升机。
  3.2.3、搞好火场侦察。高层建筑的火场侦察,是扑救火灾的重要环节,火情侦察准确,能为指挥员的科学指挥提供依据。因此,公安消防部队到达现场后首先要利用大楼消防控制中心的各种消防设备显示系统和闭路监视系统,向现场职工、单位负责人了解相关情况,还要组织侦察小组,携带好照明工具、氧气呼吸器、安全绳等,必要时用水枪掩护前进,深入重点区域侦察,迅速查明高层建筑的起火部位,燃烧物质的性能和数量,火势蔓延方向,起火楼层及其上、下有关各层受火势威胁的程度,通行道路、救人任务和方法等情况,以确保安全。火情侦察要贯穿整个灭火战斗的始终,根据侦察来的信息,随时掌握火势变化情况及时采取抢救措施。
  3.2.4、坚持“救人第一”的原则,疏散和抢救人员。高层建筑发生火灾时,要有效地组织疏散群众和救出被困人员,是一项十分难巨的任务,因此应组织精干的抢救力量,携带救护和破拆工具,深入起火楼层,仔细搜索被困人员。执行救人任务,不能少于2人,事先要约定联络信号,互相照应,应携带救生器材,以备救人自救,进入有烟火的区域,要配戴空气呼吸器等防护器材。
  3.2.5、保持不间断火场供水,满足火场用水量。高层建筑发生火灾,能否及时而不间断的将水输送到灭火阵地,满足火场所需的水量和水压,是战斗成败的关键。尤其是基建工地发生火灾后,火势蔓延迅速,且周围消防水源缺乏,施工工地上固定供水系统未建成或不完善,当供水高度超过单车供水高度时,采取沿楼层铺设水带或在楼梯间垂直铺设水带的供水方法,较难保证不间断供水,此时,应采取多车藕合供水或消防车与手抬机动泵串联供水的方式。若缺少耐高压水带,则宜采取最后一种方式,以确保安全使用。
  4结论
  4.1、科学合理的分析高层建筑火灾的特点,对指战员扑救高层建筑火灾提供了依据;
  4.2、高层建筑功能、结构和内外部环境的复杂程度,固定消防设施实际能发挥的作用,相对落后的消防车辆装备成为制约高层建筑火灾扑救的几个主要方面。
  4.3、坚持“以固为主,移固结合”的火灾扑救原则,加强消防部队应对高层建筑火灾的预先谋划,合理编配高层建筑火灾的力量编程,是解决高层建筑火灾的几个着手点。
参考文献
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2 建筑设计防火规范》,GB50016-2006,2006 年修订版。
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6 蒋文军:关于提高高层建筑火灾扑救能力的思考。部局网站—电子版—2011.01
7 李学美:城市高层建筑火灾消防及安全逃生策略研究。中国安全科学学报—2009.08

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