物資密集型建筑火災(zāi)撲救關(guān)鍵技術(shù)研究

梁粵勇

（廣州市白云區(qū)消防救援大隊，廣東 廣州 510000）

0 前言

近幾年，全國各地大跨度大空間結(jié)構(gòu)的商場、展覽館、廠房、物資倉庫等建筑數(shù)量呈快速上升趨勢，此類建筑的火災(zāi)時有發(fā)生，對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成了巨大的威脅。案例表明，目前消防救援隊伍在撲救此類火災(zāi)時的關(guān)鍵技術(shù)方面存在一些問題，本文結(jié)合物資密集型建筑火災(zāi)特點，對處置過程中的關(guān)鍵技術(shù)進行分析，在理論上和實踐上提供一定的指導(dǎo)。

1 物資密集型建筑火災(zāi)特點

物資密集型建筑屬于大跨度大空間建筑的一種，主要包括倉庫和一些廠房、大型商場等，其內(nèi)部多以堆垛的形式存放大量原材料、半成品、成品、商品等物資，內(nèi)部沒有固定人員或有較少的人員，庫區(qū)全部貫通，火場通透性較好，燃燒速度快、強度大，短時內(nèi)可形成立體火災(zāi)，釋放大量有毒濃煙，使整個空間能見度極低。此類建筑火災(zāi)如不能有效控制，20min即處于猛烈燃燒階段，因該類建筑主要承重構(gòu)件大量使用鋼材，在火災(zāi)作用下極易受到破壞，造成建筑物倒塌，消防滅火任務(wù)極為艱巨。

2 火災(zāi)撲救技術(shù)分析

物資密集型建筑火災(zāi)撲救關(guān)鍵技術(shù)需要以普通建筑火災(zāi)撲救技術(shù)為基礎(chǔ)，加以深化，提高針對性，突出特殊性，增強有效性。以下從安全防護技術(shù)、倒塌預(yù)警技術(shù)、冷卻技術(shù)三個關(guān)鍵技術(shù)進行研究。

2.1 安全防護技術(shù)分析

安全防護主要是指消防員在火災(zāi)現(xiàn)場為預(yù)防和避免人員傷亡而采取的安全防范措施。消防人員在進行滅火救援時，隨時都面臨建筑坍塌、高溫?zé)煔?、爆炸等危險，因此應(yīng)采取安全防護措施。

2.1.1 裝備防護

裝備防護是保護消防員安全的有效措施，但實戰(zhàn)中消防員在裝備防護方面卻存在明顯的問題，致使消防員在滅火救援中傷亡現(xiàn)象時有發(fā)生。消防戰(zhàn)斗員裝備防護主要包括：防護類服裝、防護裝備、安全自救裝備和呼吸防護器材。消防戰(zhàn)斗員在濃煙、高溫建筑火災(zāi)內(nèi)攻搜救過程中，穿著或佩戴這些防護裝備，就能形成最基本的安全防護。國外消防員在個人防護方面經(jīng)驗值得借鑒，如日本消防員，在參加內(nèi)攻搜救工作時必須佩帶空氣呼吸器、消防頭盔、消防防護服、安全繩、呼救器等常規(guī)個人防護裝備。

2.1.2 技術(shù)防護

在火災(zāi)現(xiàn)場，很多險情不是消防員個人防護裝備所能防護的，其危害程度突破了個人防護裝備的功能上限，會危及作戰(zhàn)人員的安全，因此，現(xiàn)場指揮員要采用技術(shù)防護手段，加強對火場戰(zhàn)斗人員的安全防護。

（1）在室內(nèi)溫度比較高的建筑房間內(nèi)搜救，尤其是炎熱季節(jié)，要組織梯隊力量輪換，并及時補充水分，最好補充含鹽的飲品。

（2）房間局部坍塌，在切割或焊接倒壓在被困者上面的建筑構(gòu)件時，要用護墊、戰(zhàn)斗服等軟墊護蓋被困者的暴露部分，防止火花飛濺傷人，還能減輕被困者的痛苦。

（3）從建筑物外部救人時，安全繩通過建筑構(gòu)件棱角處要墊上軟墊，防止磨損安全繩；使用舉高車救人時，工作平臺嚴禁超載。

2.2 倒塌預(yù)警技術(shù)分析

目前消防隊伍普遍采用的預(yù)測火災(zāi)中建筑物倒塌時間的方法主要有以下三種：根據(jù)起火時間進行推算、根據(jù)鋼構(gòu)件溫度進行判斷、根據(jù)墻體等的破壞程度加以判斷。本節(jié)分析了現(xiàn)有的判斷建筑倒塌危險性的方法，結(jié)合建筑的特點，對建筑在火災(zāi)中的倒塌危險性判斷方法進行了研究，提出了觀察法和儀器測量法相結(jié)合的預(yù)警辦法。下面對這四種方法在建筑安全評估中的應(yīng)用進行具體的分析。

2.2.1 觀察法

（1）煙氣觀察法。

外部觀察時，觀測到煙氣升騰緩慢且密度較小，應(yīng)及時進入內(nèi)部偵察，如發(fā)現(xiàn)中性面較高，建筑層高較高，火勢未直接威脅頂棚或鋼柱等主要承重結(jié)構(gòu)時，應(yīng)果斷部署全力內(nèi)攻，消滅火勢；當(dāng)濃煙沿建筑頂棚檐下或上部天窗翻卷，密度較大，外部射水至表面迅速化為白色水蒸氣時，判定建筑上部溫度較高，不宜盲目內(nèi)攻；當(dāng)外卷濃煙中夾雜紅色火焰，強度猛烈時，為轟燃征兆，此時，火災(zāi)將進入猛烈燃燒階段，內(nèi)部中性面應(yīng)已降至地面，宜采取大流量水槍水炮外控的進攻模式阻止火勢進一步發(fā)展，嚴禁內(nèi)攻。

（2）結(jié)構(gòu)觀察法。

可以通過觀察其在火災(zāi)中的外觀變化判斷受損程度的大小。對構(gòu)件受損程度的判斷，一般要考慮結(jié)構(gòu)的受熱溫度、變形大小、裂縫分布及開裂程度等因素，不同受損程度表現(xiàn)出不同的外觀。

預(yù)警判讀：

（1）一級為輕度損傷?；炷翗?gòu)件表面受熱溫度低于400℃，受力主鋼筋溫度低于100℃，構(gòu)件表面顏色無明顯變化，鋼筋保護層基本完好，無露筋、空鼓現(xiàn)象，說明鋼筋與混凝土粘結(jié)力未受破壞，結(jié)構(gòu)是安全的。

（2）二級為中度損傷?；炷翗?gòu)件表面受熱溫度為400～500℃，受力主鋼筋溫度低于300℃，混凝土顏色由灰色變?yōu)榉奂t色，有空鼓現(xiàn)象，使用中等力錘擊時，可打落鋼筋保護層。說明構(gòu)件表面有局部爆裂，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力有輕微損傷，構(gòu)件仍在安全范圍內(nèi)，但應(yīng)加強構(gòu)件冷卻，密切注意變化。

（3）三級為嚴重損傷?；炷翗?gòu)件表面溫度為600～700℃，受力主鋼筋溫度為350～400℃，混凝土表面顏色呈淺黃色，構(gòu)件空鼓現(xiàn)象較為嚴重，用錘敲擊時聲音發(fā)悶。說明鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力局部嚴重破壞，鋼筋保護層剝落，混凝土爆裂嚴重，深度可達30cm，構(gòu)件變形較大，受壓構(gòu)件約有30%的受壓鋼筋變形鼓出，局部構(gòu)件的安全性能已經(jīng)嚴重下降、接近極限，此時，應(yīng)著力冷卻保護受損和鄰近構(gòu)件，并密切關(guān)注結(jié)構(gòu)局部倒塌的危險，做好必要的應(yīng)對準備。

（4）四級為危險結(jié)構(gòu)?；炷帘砻鏈囟冗_到700℃以上，受力主鋼筋溫度達到400～500℃，構(gòu)件受到實質(zhì)性破壞，有明顯受火燒融痕跡，鋼筋保護層整體嚴重剝落，表面混凝土爆裂深度達30cm以上，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力破壞嚴重，鋼筋有燒融、斷裂現(xiàn)象，主筋有扭曲，50%以上受壓鋼筋變形鼓出。說明受壓構(gòu)件失去穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)的安全性能徹底崩潰，隨時有整體倒塌的危險，應(yīng)考慮盡快撤出危險區(qū)域，外圍射水。

2.2.2 儀器測量法

（1）溫度測量法。此種方法主要針對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。普通建筑用鋼（中國國家標(biāo)準GB 700-88《碳素結(jié)構(gòu)鋼》和《低合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB 1591—1994）要求的Q235、Q345鋼等）在全負荷的情況下失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為540℃左右。采用紅外測溫儀對燃燒部位附近的鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件的溫度進行不間斷的監(jiān)測，關(guān)鍵部位有兩類，一類指的是大跨度大空間建筑結(jié)構(gòu)體系中起主要承重作用的構(gòu)件，這類構(gòu)件一旦受損就會影響整個建筑的安全，另一類是建筑結(jié)構(gòu)體系中所受剪力或彎矩最大的構(gòu)件，這些構(gòu)件雖然不一定是承重構(gòu)件，但是在火災(zāi)中極易受到破壞，因此必須加強監(jiān)控。

預(yù)警判讀：對以上關(guān)鍵部位采用測溫儀進行測溫，溫度升至400℃的構(gòu)件就要立即予以優(yōu)先冷卻，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度到達500℃，如果無條件實施冷卻，就要考慮撤離附近區(qū)域。

（2）形變測量法。

此種方法主要針對大型鋼混結(jié)構(gòu)的承重柱的安全監(jiān)控。借助預(yù)警裝置，根據(jù)混凝土柱的形變進行檢測，預(yù)測系統(tǒng)由支架、數(shù)碼照相機、望遠鏡、筆記本電腦和輔助光源組成。在照相機傳輸過來的圖像中，選擇一個暗區(qū)邊界或發(fā)光體作為參考點，記錄下該參考點的特征信息（如亮度和連通性），并記錄下該參考點在圖像中的坐標(biāo)。通過連續(xù)拍攝和掃描，計算出參考點在相鄰拍攝的圖像中的坐標(biāo)變化增量，從而得到建筑物下部承重柱的豎向變形。

預(yù)警判讀：當(dāng)所觀測到的建筑物豎向變形10min平均值從最高點連續(xù)下降回縮值達到2mm時，可作為倒塌預(yù)兆。應(yīng)當(dāng)注意，只有變形值連續(xù)下降達到2mm時才是倒塌預(yù)兆，而先下降隨后又上升者不是。按該原則發(fā)布預(yù)警，預(yù)警發(fā)布時刻到實際倒塌大約為15～20min。

2.3 冷卻技術(shù)分析

建筑中大量的承重構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)后，如果不及時冷卻，鋼結(jié)構(gòu)極易受到破壞，導(dǎo)致整體建筑的倒塌。因此，冷卻是火災(zāi)撲救中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在進行冷卻時有兩點非常重要：①冷卻部位的選擇；②冷卻射流的選擇。

2.3.1 冷卻部位的選擇

物資密集型建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在著火后，許多部位都受到火勢的威脅，在冷卻力量有限的情況下，就要抓住關(guān)鍵部位進行冷卻，冷卻關(guān)鍵部位有兩類，一類指的是大跨度大空間建筑結(jié)構(gòu)體系中起主要承重作用的構(gòu)件，這類構(gòu)件一旦受損就會影響整個建筑的安全，另一類是建筑結(jié)構(gòu)體系中所受剪力或彎矩最大的構(gòu)件，這些構(gòu)件雖然不一定是承重構(gòu)件，但是在火災(zāi)中極易受到破壞，因此必須加強冷卻。

2.3.2 冷卻射流的選擇

在發(fā)生火災(zāi)時，建筑構(gòu)件，尤其是鋼結(jié)構(gòu)，受熱膨脹，遇水冷卻時，又急驟收縮，沖擊韌性急劇下降，使其發(fā)生扭曲變形，導(dǎo)致局部構(gòu)件或整體建筑倒塌。因此要選擇適當(dāng)?shù)纳淞餍问郊皬姸取?/p>

（1）對于凈空較高的建筑鋼結(jié)構(gòu)屋面，一般需要射程遠、流量大的水泡或帶架水槍進行冷卻，但是需要控制好噴射距離，不要距離過近，防止水力沖擊作用過大。

（2）對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行冷卻時，要均勻、全面，防止因冷卻不均，使建筑局部構(gòu)件驟然變冷，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)收縮變形倒塌。

（3）射水時要注意使用噴霧、開花水流或直流水折射的方法，防止水力沖擊作用過大。

（4）如果有壓縮空氣泡沫車參戰(zhàn)，在有效射程范圍之內(nèi)對鋼結(jié)構(gòu)進行冷卻時，可以使用干泡沫進行冷卻，干泡沫附著作用好，沖擊力小，一次噴射后可長時間附著在鋼結(jié)構(gòu)上，抗燒性較好。

3 結(jié)語

本文基于建筑火災(zāi)特點，通過分析、比較，挑選出物資密集型建筑火災(zāi)撲救的安全防護技術(shù)、倒塌預(yù)警技術(shù)以及冷卻技術(shù)三種關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究，在理論和實踐上，可以提供一定的參考和指導(dǎo)。