侯旭

摘要：大跨度廠房火災(zāi)是當(dāng)前常見的一種建筑火災(zāi)類型，火場煙氣是造成撲救難度大和人員傷亡的主要原因，充分研究火災(zāi)撲救中大跨度廠房煙氣控制技術(shù)能夠極大程度提高火災(zāi)撲救效率，減少火災(zāi)造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，避免因控?zé)煵涣υ斐苫馂?zāi)撲救被動(dòng)。

關(guān)鍵詞：大跨度廠房；煙氣控制；消防安全；火災(zāi)撲救

中圖分類號：TU998.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）01-0030-04

火場煙氣是伴隨火災(zāi)發(fā)生過程產(chǎn)生的，火場濃煙具有毒害、高溫、蓄熱、遮蔽、附著等特點(diǎn)，其產(chǎn)生對火災(zāi)撲救和火場人員逃生均會(huì)帶來不利影響。在大跨度廠房火災(zāi)撲救中正確觀察火場煙氣狀態(tài)，做好煙氣控制措施能減少火災(zāi)損失，給火災(zāi)撲救帶來積極意義。

1 大跨度廠房與火場煙氣概述

1.1? 大跨度廠房

大跨度結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑一般有交通工具生產(chǎn)裝配車間、大型設(shè)備檢修車間、流水線生產(chǎn)廠房、大型倉庫等，采用混凝土、鋼材、輕質(zhì)建材等建筑材料構(gòu)筑，建筑方式分為拱券、穹窿結(jié)構(gòu)，桁架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，殼體結(jié)構(gòu)，懸索結(jié)構(gòu)，或者多重結(jié)構(gòu)組合。建材類型采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼鐵結(jié)構(gòu)，大空間主要采用堅(jiān)固支柱和輕質(zhì)頂板相結(jié)合的形式，梁、柱、樓板多為鋼制和混凝土建材。

大跨度廠房具有受力均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、建筑面積大、進(jìn)深空間大、采光能力強(qiáng)、空間利用率高等特點(diǎn)，建筑整體剛性高、強(qiáng)度大、穩(wěn)固性好，抗震抗沖擊能力強(qiáng)，且建造速度快、建造成本低，減少了建造工時(shí)，提高了使用質(zhì)量，兼具實(shí)用性和觀賞性，也在節(jié)能減排方面具有積極意義，成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)廠房、倉庫類建筑主要發(fā)展的結(jié)構(gòu)類型。但是大跨度結(jié)構(gòu)遇到火災(zāi)高溫烘烤易產(chǎn)生形變，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和彈性模量都有變化。而建筑混凝土保護(hù)層受熱溫度超過900℃時(shí)，強(qiáng)度幾乎喪失。大跨度廠房坍塌易造成人員埋壓傷亡以及內(nèi)部開展救援的消防人員傷亡。

1.2? 火場煙氣

火場煙氣是指火災(zāi)現(xiàn)場可燃物質(zhì)發(fā)生燃燒、熱量傳遞，致使可燃物質(zhì)性狀發(fā)生變化，本身分解釋放的大量氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)顆粒物與空氣的混合物。日常民用建筑火災(zāi)現(xiàn)場，火場煙氣主要是因家具家電和辦公設(shè)備等居民生活生產(chǎn)用品熱解或燃燒產(chǎn)生，而在工業(yè)建筑中，因生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)物資不同，導(dǎo)致產(chǎn)生的火場煙氣成分也不盡相同。通常，火場煙氣在水平方向的流動(dòng)擴(kuò)散速度較小，在火災(zāi)初期為0.1～0.3m/s，在火災(zāi)中期為0.5～0.8m/s；火場煙氣在垂直方向的流動(dòng)擴(kuò)散速度較大，在火災(zāi)初期為1～5m/s，在火災(zāi)中期和形成煙囪效應(yīng)的建筑內(nèi)部為6～8m/s，甚至更大[1]。

2 大跨度廠房火場煙氣造成的危害與影響

對過往的大跨度廠房亡人火災(zāi)進(jìn)行分析可知，火場煙氣是造成人員逃生困難導(dǎo)致傷亡的主要原因[2]，研究火場煙氣帶來的危害有助于確定合理的控?zé)煷胧?，及時(shí)有效減少和消除火場煙氣，為人員疏散和火災(zāi)撲救帶來幫助。

2.1? 對火災(zāi)現(xiàn)場人員造成的危害

火場煙氣對火災(zāi)現(xiàn)場人員造成的危害有：①大量的煙霧迅速產(chǎn)生易造成人員出現(xiàn)恐懼心理，導(dǎo)致驚慌失措，對原有的疏散路線失去了正常判斷思維，無法判明當(dāng)前處境，延誤逃生時(shí)間。②煙氣會(huì)降低人體所需氧濃度，當(dāng)空氣中含氧量降低到15％時(shí)，人的肌肉活動(dòng)能力下降；降到10％～14％時(shí)，人員會(huì)出現(xiàn)四肢無力，智力混亂，辨不清方向癥狀；降到6％～10％時(shí)，人員會(huì)發(fā)生暈倒情況，甚至造成大腦缺氧的不可逆損傷；低于6％時(shí)，人員短時(shí)間就會(huì)死亡。實(shí)際火場中氧的最低濃度僅有3％左右[3]。③火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣含有大量有毒成分，火場中一氧化碳濃度達(dá)到1％時(shí)，人會(huì)在1～2min內(nèi)死亡；二氧化碳的濃度達(dá)到20％時(shí)，人在短時(shí)間內(nèi)死亡；氯化氰的濃度達(dá)到2‰以上時(shí)，人在短時(shí)間內(nèi)死亡；氫氰酸的濃度達(dá)到0.027%時(shí)，人立即死亡[3]。同時(shí)，煙氣粉塵顆粒進(jìn)入呼吸系統(tǒng)會(huì)附著在氣管或者肺部，產(chǎn)生缺氧、塵害等危害，導(dǎo)致人員呼吸不暢、行動(dòng)困難，大幅度降低人員逃生概率。④高溫侵害?；饒鰺煔庠诹鲃?dòng)過程中裹挾著大量熱量，高溫?zé)煔庖坏┻M(jìn)入人體口腔鼻腔，將會(huì)破壞器官黏膜，吸入溫度達(dá)到65～149℃時(shí)，會(huì)造成身體內(nèi)部組織壞死，肺部停止擴(kuò)張，人員極易死亡。⑤影響視線?；馂?zāi)現(xiàn)場內(nèi)部濃煙造成人員無法辨別方向，無法有效逃生，同時(shí)，加重了人員的恐懼心理，在焦急的心態(tài)作用下，人員大口呼吸氧氣會(huì)導(dǎo)致煙氣進(jìn)入身體，很快失去知覺直至死亡。

2.2? 對消防人員滅火救援造成的影響

滅火戰(zhàn)斗到場展開基本是在火災(zāi)發(fā)生的初期階段至發(fā)展階段，此時(shí)火場煙氣濃度高，對消防人員滅火救援造成的影響有：①造成心理壓迫。對于滅火戰(zhàn)斗經(jīng)驗(yàn)不足，進(jìn)入消防救援隊(duì)伍時(shí)間較短的消防員會(huì)造成心理恐慌，動(dòng)搖滅火行動(dòng)意志。②影響火情研判。進(jìn)入火場搜救、內(nèi)攻的人員，被高溫濃煙包圍，無法正常觀察現(xiàn)場情況。③加重火場險(xiǎn)情。煙氣是微小的顆粒粉塵物，會(huì)包裹住火場熱量，導(dǎo)致無法有效散熱，煙氣擴(kuò)散帶動(dòng)火勢發(fā)展，如果不能有效排煙，將會(huì)造成火災(zāi)的擴(kuò)大。在緊密不通風(fēng)的火災(zāi)現(xiàn)場，因燃燒氣體不充分，高溫濃煙無法及時(shí)排除，在室內(nèi)頂棚下方積聚到一定程度會(huì)形成爆燃，乃至發(fā)生轟燃現(xiàn)象。④增加搜救難度。天花板、吊頂?shù)妊b飾材料和生產(chǎn)設(shè)備、物資跌落火場會(huì)阻礙消防員行進(jìn)路線，極易導(dǎo)致消防員體能快速消耗，空氣呼吸器供氣量會(huì)伴隨著大量呼吸快速降低，導(dǎo)致消防員工作時(shí)間縮短。同時(shí)，濃煙環(huán)境會(huì)造成消防員無法準(zhǔn)確判斷方位，增加搜索被困人員的難度，甚至造成消防員無法找到原有出入口，導(dǎo)致消防員深陷火場。

2.3? 易引發(fā)較大社會(huì)輿情，影響火災(zāi)撲救

大跨度廠房一般為大型生產(chǎn)企業(yè)使用的建筑類型，在當(dāng)?shù)鼐哂休^高“知名度”，并且大跨度廠房發(fā)生火災(zāi)將會(huì)產(chǎn)生大量濃煙，引發(fā)群眾和媒體的廣泛關(guān)注。部分不明真相的群眾缺乏安全意識，聚集在火場周邊觀看滅火過程，對火情控制、人員疏散、車輛行駛、消防車輛補(bǔ)水等工作產(chǎn)生消極影響，同時(shí)，輿情擴(kuò)散，會(huì)使得火災(zāi)引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注，給指揮員的指揮決策造成思想壓力。

3 大跨度廠房存在的消防問題

作為生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)將安全生產(chǎn)放在各項(xiàng)工作首位，消防安全應(yīng)是日常管理的重中之重，當(dāng)前，部分企業(yè)高度重視生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)，卻忽視了消防工作的重要性，對消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)、人員消防安全培訓(xùn)、消防滅火救援演練等工作較為忽視，無法達(dá)到規(guī)定要求，火災(zāi)發(fā)生后現(xiàn)場缺乏有序組織，極易在混亂的環(huán)境中造成人員傷亡與較大經(jīng)濟(jì)損失。

3.1? 火災(zāi)荷載大

廠房按照生產(chǎn)類型分為機(jī)械加工制造、輕紡電子加工、食品化工、物流倉庫、靜電廠房、防塵廠房、高配電廠房、科研廠房、特種廠房等多種類別。大跨度廠房空間巨大，但是“寸土寸金”，部分企業(yè)為提高空間利用率，提升生產(chǎn)速度，將消防安全拋之腦后。例如，違規(guī)堆放生產(chǎn)物資，擅自將甲、乙、丙類性質(zhì)不同的貨物不滿足間距要求或超量混雜放置，原料、半成品、成品物資沒有分類存放，導(dǎo)致廠房火災(zāi)荷載增大，火災(zāi)發(fā)生極易快速蔓延，呈現(xiàn)出煙氣毒性大、火災(zāi)強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)。

3.2? 部分企業(yè)擅自變更廠房使用功能

部分企業(yè)將原有丁、戊類火災(zāi)危險(xiǎn)性廠房改為甲、乙、丙類物品生產(chǎn)廠房，原有耐火等級、防火間距、消防設(shè)施、通風(fēng)排煙設(shè)備無法與現(xiàn)有功能相匹配，火災(zāi)發(fā)生后極易快速傳播，甚至波及周邊建筑物。部分企業(yè)違反消防法律法規(guī)擅自變更原有建筑使用功能，破壞原有防火分隔、防煙分隔以及部分消防設(shè)施，致使原有消防設(shè)施無法發(fā)揮應(yīng)有作用，一旦突發(fā)火情，易造成火災(zāi)快速蔓延。部分企業(yè)違規(guī)使用可燃裝飾材料，部分廠房通過消防驗(yàn)收后，擅自加裝易燃可燃裝修裝飾材料，火災(zāi)情況下煙霧大、燃燒快，加速了火勢發(fā)展。

3.3? 消防安全管理能力有待提升

部分企業(yè)的消防安全負(fù)責(zé)人、消防安全責(zé)任人消防安全意識薄弱，消防安全管理能力不足，導(dǎo)致廠房長期存在消防安全隱患，表現(xiàn)在：①擅自鎖閉安全出口、占用疏散通道、堵占消防車道、破壞消防救援窗口功能，造成人員疏散路線不暢，延誤消防救援工作時(shí)間。②私接亂拉電氣線路，電氣線路采取明敷或未穿管保護(hù)，部分電氣線路老化未及時(shí)更換，部分單位違規(guī)使用大功率用電設(shè)備，成為電氣火災(zāi)發(fā)生的主要隱患。③消防設(shè)施管理能力弱，部分消防設(shè)施存在故障、屏蔽、損壞，消防維保工作不能有效解決存在的問題，系統(tǒng)長期“帶病工作”。

4 大跨度廠房的防排煙方案

一般情況下，疏散路線為：房間→走廊→樓梯間前室→樓梯間（避難走道）→室外。煙氣流動(dòng)路線為：房間→走廊→樓梯間前室→樓梯間（避難走道）→上部樓層→室外。防止煙氣侵入走廊、樓梯間前室、樓梯間（避難走道）是防止煙氣侵害被困人員的主要任務(wù)，也是建筑防排煙工程的主要目的。大跨度廠房的防排煙方案如下：

4.1? “多措施”提高建筑防煙能力

首先，要采取不燃材料防煙。建筑內(nèi)部建筑材料、家具家電、裝修材料使用不燃、難燃材料，但對于工業(yè)廠房來說，因不同的生產(chǎn)物資性質(zhì)，較難實(shí)現(xiàn)完全不燃。其次，要采取密閉防煙。確保著火房間能夠有效封閉，耐火性和密閉性要高，以降低空氣流動(dòng)，達(dá)到窒息滅火的效果。再次，要采取阻礙防煙。在煙氣流動(dòng)路線上設(shè)置阻礙措施，例如：擋煙垂壁、防火（煙）分隔設(shè)施、管道井封堵、防火閥、防煙閥等。最后，要采取機(jī)械防煙。進(jìn)行部分密閉區(qū)域的加壓送風(fēng)，形成正壓環(huán)境，阻擋煙氣侵入。

4.2? “雙渠道”提升火場排煙能力

減少火災(zāi)現(xiàn)場煙氣的方式可分為自然排煙和機(jī)械排煙。自然排煙是利用煙氣本身的熱浮力、外部自然風(fēng)力作用，形成空氣流動(dòng)，釋放火場煙氣，主要是通過冷空氣的進(jìn)入口和熱煙氣的排出口釋放煙氣，水平通道可以使用建筑外窗和破拆建筑形成缺口排出，豎向通道的可以通過排煙豎井形成“煙囪效應(yīng)”排出煙氣，國外常稱之為煙塔排煙方式。自然排煙具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、運(yùn)行簡單的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)也是顯而易見的，排煙效果不穩(wěn)定、對建筑結(jié)構(gòu)有一定的制約、排煙通道有可能成為火災(zāi)蔓延的途徑。機(jī)械排煙是利用排煙機(jī)將著火區(qū)域產(chǎn)生的煙氣通過排煙口排至室外。在火災(zāi)初期階段，通過降低著火區(qū)域煙氣壓力，形成負(fù)壓，防止煙氣向其他區(qū)域擴(kuò)散。機(jī)械排煙具有不受外界客觀條件制約、保證排煙量穩(wěn)定、快速啟動(dòng)停止等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在火災(zāi)猛烈燃燒階段排煙效果降低、設(shè)備耐火耐高溫能力不足、投資維護(hù)成本高、易老化等缺點(diǎn)。

5 大跨度廠房火災(zāi)撲救現(xiàn)場控?zé)煷胧?/p>

研究火場煙氣的目的是為火災(zāi)撲救工作提供輔助，明確煙氣的特性和危害，能夠降低煙氣對消防人員的干擾，控制火勢持續(xù)發(fā)展，提升工作效率。

5.1? 排煙行動(dòng)開展前的準(zhǔn)備工作

滅火戰(zhàn)斗展開前，應(yīng)做好火場態(tài)勢觀察，詢問知情人，做好“七掌握”：①清點(diǎn)廠區(qū)撤離工人名單，確認(rèn)是否存在有人員被困情況。②掌握起火物質(zhì)、起火部位和火災(zāi)發(fā)生時(shí)長，應(yīng)考慮火場是否存在爆炸可能性，燃燒物質(zhì)是否具有毒害性。③占領(lǐng)消防控制室，查看防排煙系統(tǒng)啟動(dòng)情況。④測試氣象條件，確認(rèn)是否適合開展自然排煙。⑤觀察建筑情況，避開救援窗口和消防救援場地，選取合理方向和位置開展火場排煙。⑥與后續(xù)滅火力量聯(lián)絡(luò)，做好滅火力量調(diào)度和防護(hù)準(zhǔn)備。⑦掌握火場周邊水文、建筑、居民情況，確認(rèn)排放煙氣是否會(huì)影響周邊人員健康，高溫?zé)煔饪刂撇划?dāng)是否會(huì)引燃周邊建筑。

5.2? 按照煙氣擴(kuò)散途徑開展有效排煙

有效排煙方式有：①人工排煙。消防人員利用移動(dòng)式排煙機(jī)、排煙消防車、消防水槍（炮）等方式排煙，排煙機(jī)和排煙消防車要置于正確風(fēng)向。采用消防水槍排煙，要調(diào)整好射流角度，控制在65°左右，采取開花水和噴霧水的方式，保持0.75～0.8MPa的噴射壓力，實(shí)現(xiàn)最佳噴霧稀釋效果。采用高倍數(shù)泡沫，要考慮大跨度廠房起火部位是否處于較小的封閉空間，利用高倍數(shù)泡沫“擠占”煙氣空間，達(dá)到吸收控?zé)煹哪康?。以上方式使用過程中要備足直流水槍，防止突發(fā)險(xiǎn)情和火勢擴(kuò)大。②機(jī)械排煙。在大跨度廠房火災(zāi)初期階段，啟動(dòng)防排煙設(shè)備，保證疏散通道、樓梯間前室、樓梯間、電梯間形成正壓，開啟排煙風(fēng)機(jī)，降低室內(nèi)煙氣濃度，為人員逃生提供條件。③自然排煙。滅火行動(dòng)過程中要注意氣象條件，自然排煙應(yīng)避免超過6級風(fēng)力，防止因排煙造成的火勢蔓延。以上排煙方式可以相互結(jié)合使用，盡快實(shí)現(xiàn)火場煙氣排放，為搜救人員和快速滅火、防止災(zāi)情擴(kuò)大奠定基礎(chǔ)。

5.3? 按照煙氣流動(dòng)方向打開排煙通道

具體來講：①開展水平排煙。臨近火災(zāi)現(xiàn)場，判斷火場風(fēng)向，大致確定起火部位，在起火區(qū)域的建筑下風(fēng)口開啟進(jìn)風(fēng)口，迎風(fēng)面的窗口位置要低于煙氣下沿，排煙面的窗口位置要高于煙氣上沿或趨近于煙氣中上部。打開排煙窗口的過程中要做好個(gè)人防護(hù)，消防人員要嚴(yán)格執(zhí)行作戰(zhàn)紀(jì)律，佩戴好防護(hù)護(hù)具，佩戴空氣呼吸器，在窗口的側(cè)上方側(cè)身打開排煙窗口，防止出現(xiàn)“回火”現(xiàn)象，造成火焰和煙氣急速噴出傷害消防員人身安全。②垂直排煙。通?？梢岳斫鉃樵诮ㄖ菝婊蛘咻^高位置進(jìn)行破拆，利用火場煙氣自身高溫和流動(dòng)特點(diǎn)迫使煙氣流出，迎風(fēng)面的排煙口要置于建筑底部或起火部位水平位置，排煙面的排煙口要易于破拆且具有一定的承載能力，防止破拆過程中人員跌落傷亡。③綜合排煙。將水平排煙和垂直排煙戰(zhàn)術(shù)相結(jié)合，提高排煙效果，排煙口的面積應(yīng)為送風(fēng)口的2倍以上，以達(dá)到最佳的排煙效果。應(yīng)當(dāng)注意的是，排煙工作開展前要研判（下轉(zhuǎn)第42頁）（上接第32頁）建筑燒損程度，確認(rèn)是否滿足內(nèi)攻滅火條件，多點(diǎn)位設(shè)立觀察哨，隨時(shí)注意火場形勢變化，排煙通道一旦打開，消防人員應(yīng)立即內(nèi)攻滅火，短時(shí)間成功滅火，防止“火借風(fēng)勢”造成蔓延擴(kuò)大。

5.4? 排煙后續(xù)滅火工作要及時(shí)跟上

火場煙氣會(huì)制約滅火行動(dòng)開展，滅火行動(dòng)及時(shí)開展能夠減少火場濃煙釋放，因此，排煙行動(dòng)和滅火行動(dòng)要有機(jī)結(jié)合。排煙工作開展后要隨時(shí)測量煙氣濃度，觀測起火部位火光明暗，檢測廠房受損情況，考慮是否會(huì)發(fā)生坍塌、傾倒等危及消防救援人員安全的情況。一旦時(shí)機(jī)成熟，選擇最佳滅火時(shí)間，果斷決策、快速用兵，要集中滅火力量攻堅(jiān)，防護(hù)力量梯次進(jìn)攻，降低進(jìn)入廠房人員遭受濃煙、高溫帶來的傷害。排煙過程中，如果內(nèi)攻近戰(zhàn)無法實(shí)現(xiàn)，要主動(dòng)咨詢聽取建筑工程、防化工程專家意見，對未過火建筑進(jìn)行阻斷分隔，從外圍控制火勢。同時(shí)要明確緊急撤離信號，做好內(nèi)攻人員防護(hù)檢查和登記，多角度實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑形變情況。

大跨度廠房火災(zāi)撲救參戰(zhàn)力量多，火場存在一定的爆炸危險(xiǎn)和毒害風(fēng)險(xiǎn)，撲救此類火災(zāi)要求指揮員保持清醒頭腦，理性分析火場情況，形成排煙控?zé)熀蛽錅缑骰稹半p主線”思維，為盡快消除火災(zāi)危害積極行動(dòng)，加強(qiáng)力量調(diào)集、有序組織指揮、強(qiáng)化后勤保障，用高超的指揮“藝術(shù)”戰(zhàn)勝“火魔”。

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