滕光軍 成旭光
隨著我國城市化進(jìn)程加快,超高層建筑不斷涌現(xiàn),其火災(zāi)事故也時(shí)有發(fā)生。由于超高層建筑高度,現(xiàn)有的滅火救援策略、消防裝備和滅火戰(zhàn)斗編成等難以適應(yīng)此類場所的滅火救援需要,消防部隊(duì)在超高層建筑滅火救援過程中存在諸多難題。作者通過典型案例來分析超高層火災(zāi)蔓延特點(diǎn),研究滅火救援存在的技術(shù)難題,并對超高層建筑滅火救援策略、消防裝備和滅火戰(zhàn)斗編成的技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,最終提出超高層建筑滅火救援技術(shù)研究熱點(diǎn)及研究展望,并為我國超高層建筑滅火救援技術(shù)、理論研究方向提出建議。
超高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)。超高層建筑的樓梯井、電梯井、各種豎井以及玻璃幕墻縫隙,極易形成強(qiáng)烈的煙效應(yīng),造成火勢和煙氣迅速向上蔓延。有資料顯示,超高層建筑中煙火垂直蔓延速度可達(dá)8 m/s,一棟400m 高的超高層建筑,煙火1m i n即可蔓延至樓頂;建筑內(nèi)部火災(zāi)通過窗戶延燒至外墻,并在外界風(fēng)的影響下,迅速沿外墻向上蔓延,可在很短時(shí)間內(nèi)形成建筑立體火;超高層建筑外部各種新型可燃保溫、裝飾材料在受熱融化后,向下滴落或者流淌,導(dǎo)致火勢由上向下蔓延;當(dāng)超高層建筑電線電纜等可燃物豎井管道發(fā)生火災(zāi),火勢可沿電纜和管道同時(shí)向上向下蔓延;超高層鋼結(jié)構(gòu)在長時(shí)間燃燒后,發(fā)生坍塌,可引燃著火層以下樓層,導(dǎo)致火勢同時(shí)向下向上蔓延;當(dāng)超高層建筑外立面著火時(shí),有可能通過窗戶或破裂的玻璃幕墻蔓延至建筑內(nèi)部。
超高層建筑火災(zāi)救援難點(diǎn)。其一,現(xiàn)有的消防救援器材及消防員個(gè)人防護(hù)裝備不能滿足超高層建筑火災(zāi)補(bǔ)救的需要。例如,目前世界上最高的消防云梯約130m,且實(shí)際使用過程中,消防云梯僅能達(dá)到80% 的高度,如果超高層建筑100m左右發(fā)生火災(zāi)或者火災(zāi)蔓延至這個(gè)高度,消防部隊(duì)將無法利用消防車從室外補(bǔ)救;火場中最為重要的消防個(gè)人防護(hù)器具——空氣呼吸器的使用時(shí)間極為有限,僅幾十分鐘,且整機(jī)重量高達(dá)10k g,國產(chǎn)的消防呼吸器還不能直觀顯示剩余氣量,無法滿足超高層建筑內(nèi)攻滅火的需求。其二,當(dāng)超高層建筑固定滅火救援系統(tǒng)無法使用時(shí),消防官兵不得不利用水帶垂直鋪設(shè)向上供水。由于樓層高、鋪設(shè)水帶慢、水壓大、水帶容易爆裂等不利因素的影響,垂直供水難度非常大。其三,消防員體能的制約。著火的超高層建筑往往會因?yàn)閿嚯?、消防電梯井進(jìn)煙等原因?qū)е孪离娞轃o法使用,消防隊(duì)員要背負(fù)至少20k g重的器材沿樓梯攀登至百米高的位置,消耗大量體力。其四,新型滅火救援設(shè)備的發(fā)展有限。國外發(fā)達(dá)國家,消防直升機(jī)在滅火、救援中已開始發(fā)揮重要作用。因經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的限制,我國很少有直升機(jī)參與超高層建筑滅火救援。然而,消防直升機(jī)進(jìn)行超高層建筑火災(zāi)補(bǔ)救,其螺旋槳產(chǎn)生的向上氣流可能導(dǎo)致火勢迅速蔓延,且直升機(jī)噴射的滅火劑無法進(jìn)入建筑內(nèi)部;強(qiáng)大的下沖氣流可能使物體墜落,使云梯消防車無法工作;巨大的噪聲還可能破壞消防員間常規(guī)通信;當(dāng)風(fēng)力、樓頂熱力、濃煙很大時(shí),不能貿(mào)然懸停于樓頂上,不然有墜機(jī)危險(xiǎn)。其五,其他因素制約。例如,大樓鋼骨架導(dǎo)致無線電聯(lián)絡(luò)受阻,自然排煙和機(jī)械排煙容易受風(fēng)力、氣壓等氣候條件的影響,掉落的玻璃幕墻碎片、尖銳物體可能損壞消防軟管等,超高層建筑內(nèi)部可能會發(fā)生爆燃、回火等現(xiàn)象。
法國超高層建筑滅火救援戰(zhàn)略。法國超高層建筑每一層即為一個(gè)獨(dú)立的防火分區(qū),內(nèi)部材料耐火極限2h,建筑外立面耐火極限2h以上,內(nèi)部消防設(shè)施完善,在以上原則的基礎(chǔ)上,法國消防隊(duì)對于超高層建筑火災(zāi)以內(nèi)攻為主,充分利用建筑內(nèi)固定滅火系統(tǒng)滅火,利用電梯疏散人員;在著火層下兩層及消防控制室分別設(shè)兩個(gè)指揮部,前一個(gè)指揮部用于人員和物質(zhì)集結(jié),后一個(gè)指揮部用于指揮官的指揮調(diào)度。
通過對高層建筑火災(zāi)戰(zhàn)例中固定消防設(shè)施應(yīng)用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),指出固定滅火系統(tǒng)在火災(zāi)初期發(fā)揮著巨大作用,應(yīng)堅(jiān)持“以固為主”的作戰(zhàn)原則,一旦火勢擴(kuò)大,固定滅火設(shè)施不能使用或不能滿足用水需要時(shí),應(yīng)以“固移結(jié)合”為作戰(zhàn)理念。
超高層建筑供水方式有以下三種:固定消防設(shè)施供水、室內(nèi)鋪設(shè)水帶供水和室外鋪設(shè)水帶供水。利用室內(nèi)消火栓系統(tǒng)供水是高層建筑火災(zāi)撲救中最常用、最實(shí)用的供水方式,而此供水方式建立在建筑內(nèi)消防栓完善、可靠的基礎(chǔ)上,并且其最大滅火用水量設(shè)計(jì)僅能滿足初期火災(zāi)需求;當(dāng)高層建筑火災(zāi)猛烈,室內(nèi)給水系統(tǒng)不能滿足用水量時(shí),應(yīng)利用水泵接合器給室內(nèi)消防管道加壓供水;當(dāng)水泵接合器損壞時(shí),可利用建筑低部樓層消火栓供水,而此種供水方式不適用于起火高度高的火災(zāi);室內(nèi)鋪設(shè)水帶供水法包括樓梯蜿蜒鋪設(shè)水帶供水法和豎井、樓梯井管道垂直鋪設(shè)供水法。樓梯蜿蜒鋪設(shè)水帶供水法由于費(fèi)時(shí)費(fèi)力,水帶鋪設(shè)路線長,容易爆裂,因此不適用于10層以上樓層火災(zāi)。目前,室外鋪設(shè)水帶供水方式消防隊(duì)多采用外墻垂直鋪設(shè)水帶法, “雙車+泵耦合”、A類泡沫車或壓縮空氣泡沫車單車供液方式。2009年,公安部消防局在全國消防部隊(duì)開展的高層供液測試中,采用外墻垂直鋪設(shè)水帶、“雙車+泵耦合”的供液方式,最大供液高度為385m。沿外墻垂直鋪設(shè)水帶供水法要有牽引繩,且受樓層條件限制,受風(fēng)力影響大。
綜上所述,超高層建筑滅火策略應(yīng)堅(jiān)持“以固為主、固移結(jié)合”,盡量在利用固定滅火系統(tǒng)將初期火災(zāi)控制住,一旦固定滅火系統(tǒng)損壞或者無法適應(yīng)火場實(shí)際需要時(shí),應(yīng)充分發(fā)揮消防車等移動(dòng)式滅火裝備的優(yōu)勢,通過與接合器、底層室內(nèi)消火栓結(jié)合,提高供水能力;最后可采用人工登高鋪設(shè)水帶法供水,對于較低著火樓層可通過建筑內(nèi)樓梯蜿蜒鋪設(shè)水帶或沿樓梯縫隙垂直鋪設(shè)水帶向上供水,對于高度較高的著火樓層可通過外墻或其他井道垂直鋪設(shè)水帶向上供水。
超高建筑滅火救援裝備的研究主要集中在室外消防救援車、重型壓縮空氣泡沫消防車。另外,學(xué)者指出應(yīng)加強(qiáng)救援消防直升機(jī)、消防機(jī)器人、壁虎腳等新型救援裝備的研發(fā)。應(yīng)發(fā)展節(jié)約水資源的新型發(fā)布式滅火技術(shù)與裝備,如A類壓縮空氣泡沫滅火技術(shù)、脈沖式滅火技術(shù)、(超)細(xì)水霧滅火技術(shù)等。
近年來,國產(chǎn)消防車的設(shè)計(jì)技術(shù)、制作工藝均有了突破性進(jìn)展,已形成系列化、功能化、多元化的產(chǎn)品特點(diǎn)。國內(nèi)舉高消防車行業(yè)普遍存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、行業(yè)管制嚴(yán)格、市場化不成熟等情況。以飛機(jī)漩渦發(fā)動(dòng)機(jī)作為噴射動(dòng)力的超大功率新型消防車,通過鋪設(shè)消防水帶,可攻到300 m以上的高度,已有多起典型案例。在消防直升機(jī)等新型滅火救援設(shè)備方面,有生產(chǎn)企業(yè)在直升機(jī)上裝配了消防水炮、救援吊箱,機(jī)載消防水炮的水平作戰(zhàn)距離可達(dá)50~100 m,救援吊箱可疏散人員近50人。我國消防部隊(duì)最重要的個(gè)人防護(hù)裝備——空氣呼吸器,最大的不足就是供氣時(shí)間短,無法滿足長時(shí)間作戰(zhàn)需要。美國等國家在高層建筑中設(shè)置了與帶水泵接合器的室內(nèi)消防栓系統(tǒng)類似的空氣呼吸器充氣系統(tǒng)。我國應(yīng)該加快空氣呼吸器的升級研發(fā)工作,并解決空氣呼吸器建筑內(nèi)充氣問題,可效仿發(fā)達(dá)國家在超高層建筑內(nèi)設(shè)置專門的供氣管道或在避難層設(shè)置充氣瓶。
高層建筑火災(zāi)戰(zhàn)斗編成應(yīng)以火災(zāi)類型、部隊(duì)執(zhí)勤戰(zhàn)斗實(shí)力、建筑固定消防設(shè)施和周圍水源為基礎(chǔ),并討論了五車式(中低壓水罐車、重型水罐車、舉高噴射消防車、搶險(xiǎn)救援車、登高平臺消防車或云梯消防車)、九車式(中低壓泵水灌車2輛、中型水罐車2輛、舉高噴射消防車、搶險(xiǎn)救援車、壓縮空氣泡沫消防車、云梯消防車和重型水罐車)戰(zhàn)斗力量編成。
針對超高層建筑火災(zāi)特點(diǎn),應(yīng)堅(jiān)持“打小、打早、打快”的初戰(zhàn)編成。以超高層建筑固定滅火設(shè)施完善、可靠為前提,確保主管中隊(duì)非常熟悉建筑的固定滅火設(shè)施、各疏散出口,通過演習(xí)等方式提高中隊(duì)的作戰(zhàn)能力,還應(yīng)落實(shí)移動(dòng)供水途徑,落實(shí)主管中隊(duì)力量分配,實(shí)現(xiàn)應(yīng)援中隊(duì)水源安排。在戰(zhàn)斗編成上主要落實(shí)指揮體系和骨干力量,實(shí)行各級負(fù)責(zé)制,實(shí)施分段負(fù)責(zé)制。
目前,超高層建筑滅火救援是世界性難題,也是研究的熱點(diǎn)。筆者建議,應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)以下方面的工作。
加強(qiáng)火災(zāi)預(yù)警技術(shù)研究。由于超高層建筑的火災(zāi)防控、補(bǔ)救難度大。因此,應(yīng)加強(qiáng)對超高層建筑的火警技術(shù)的研究,根據(jù)溫度、電流、電壓等信號通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警。例如,超高層建筑中最常見的電氣火災(zāi)可以通過電流、電壓等信號異常來預(yù)測火災(zāi)、報(bào)警并進(jìn)行消防聯(lián)動(dòng)。
滅火救援過程中無線通信研究。在超高層建筑滅火救援過程中,如遇到大型火場、大跨度鋼結(jié)構(gòu)、地下建筑或有電磁干擾的濃煙環(huán)境,無線手持臺信號極易被阻斷,造成信號阻斷;信道分配不科學(xué),通信易混亂;先用通信設(shè)備大多不具備防水、防震、防爆、防塵等功能,且便攜性差。這些原因直接導(dǎo)致作戰(zhàn)混亂,影響超高層建筑火災(zāi)的滅火救援。應(yīng)加強(qiáng)消防滅火救援過程中的無線通信研究和實(shí)施,確保消防員間的通信暢通。
滅火救援設(shè)備及消防員個(gè)人防護(hù)設(shè)備研究。研發(fā)適于超高層建筑火災(zāi)的大功率應(yīng)急救援消防車、消防直升機(jī)、消防機(jī)器人等;研究應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)的安全、高效、輕質(zhì)的消防員個(gè)人防護(hù)裝備。
超高層建筑新型滅火技術(shù)及供水方式研究。發(fā)展節(jié)約水資源的新型分布式滅火技術(shù),如A 類壓縮空氣泡沫滅火技術(shù)、(超)細(xì)水霧滅火技術(shù)等;加強(qiáng)超高層建筑供水方式研究,以實(shí)現(xiàn)省時(shí)、省力、超高度供水。
加強(qiáng)戰(zhàn)斗編成研究。針對超高層建筑火災(zāi)典型特點(diǎn),利用新型高效滅火救援技術(shù)、裝備對超高層建筑戰(zhàn)斗編成進(jìn)行研究。