芻議木結(jié)構(gòu)文物古建筑防火改造技術(shù)

1 樂山市古建筑概況

樂山市文物古建筑數(shù)量眾多， 且一般都屬于重點文物保護單位，其中國家級文物古建筑12 個，省級19 個，市級30個，縣級53 個，以寺廟建筑居多，基本為木結(jié)構(gòu)建筑，大部分位于山林地帶，修建年代較為久遠(yuǎn)，地處偏僻，交通不便，消防車往往難以直接抵達(dá)。 以位于樂山大佛景區(qū)烏尤山的烏尤寺為例，建筑始建于唐朝，主要殿堂有天王殿、彌勒殿、大雄寶殿、祖師殿、達(dá)摩殿、觀音殿和羅漢堂，主體為木結(jié)構(gòu)建筑，總建筑面積超9 000 m2，為國家級重點文物保護單位。 烏尤寺位處烏尤山頂部，周圍林木茂密，山路崎嶇，道路狹窄，車輛只能停在山腳的停車場，游客僧眾及消防救援人員都只有步行上山才能抵達(dá)。

2 消防安全隱患分析

1）結(jié)構(gòu)性隱患。 木結(jié)構(gòu)文物古建筑，歷經(jīng)幾百甚至上千年的日曬風(fēng)吹雨淋，造成建筑木質(zhì)腐蝕、干燥、疏松，含水量遠(yuǎn)低于一般自然干燥的木質(zhì)材料，成了全干材。 同時文物古建筑材料又多用油脂含量高的柏木、松木、樟木等優(yōu)質(zhì)木材建造，且其表層涂有大量的油漆涂料，極易燃燒。 受年代久遠(yuǎn)等因素影響，部分建筑木結(jié)構(gòu)外表漆膜脫落，材料干燥伴有小孔，遇明火易燃燒。 古建筑廟宇一般殿堂空間大，凈空高，防火防煙有效分區(qū)難以實現(xiàn)。 有些古建筑消防設(shè)施不完善，自動消防系統(tǒng)缺乏，部分位于高海拔地區(qū)的古建筑在冬季因天氣寒冷結(jié)冰，消防供水困難。

2）電氣火災(zāi)隱患。 木結(jié)構(gòu)文物古建筑比其他建筑電氣火災(zāi)風(fēng)險更高，照明燈具距離木屋架過近，可能因長時間烘烤而起火；電氣線路使用過久，絕緣層老化、破裂，失去絕緣作用或者私拉亂接電線可能會引起線路短路起火；電氣線路漏電、絕緣導(dǎo)線斷裂、導(dǎo)線連接松動均可能產(chǎn)生電火花、電弧，這些電火花、電弧落在可燃易燃物上會導(dǎo)致起火；在古建筑木質(zhì)可燃結(jié)構(gòu)上敷設(shè)不符合安全規(guī)定的電氣線路也可能引起火災(zāi)。

3）宗教活動用火。 木結(jié)構(gòu)文物古建筑以寺廟居多，寺廟是民間宗教活動的重要場所，往往也是景區(qū)旅游觀光場所，來往市民游客和信徒居士較多，寺廟內(nèi)常存在明火，如燒香、燃燭以及供龕上的植物油燈等。 此外，寺廟內(nèi)會定期舉辦法會、祭祀等大型活動， 還會舉辦廟會和臨時性的超度道場等宗教活動，人員密集，用火頻繁，火災(zāi)隱患較大。

4）雷擊起火。 文物古建筑大多建在較高的臺基或崇山峻嶺之上，建筑群屋體高大聳立，庭院古樹參天，接觸點高，木質(zhì)干燥，地處雷擊多發(fā)區(qū)，極易引起雷電襲擊。 古建筑本身為木結(jié)構(gòu)，一旦遭到雷擊，將直接導(dǎo)致古建筑起火，使古建筑大面積遭受毀損，而周圍林木茂密，古建筑外部起火，容易引發(fā)山林火災(zāi)，相互蔓延，后果不堪設(shè)想。

5）消防撲救困難。 寺廟古建筑一般都建在山地，有的甚至在海拔較高的山頂處，山高路遠(yuǎn)，車輛通行困難，消防車往往無法抵達(dá)，消防救援隊難以及時開展救援。 另外，部分寺廟古建筑由于海拔較高， 面臨市政供水壓力不足或者無市政供水的問題，給消防撲救造成困難。 寺廟古建筑的火災(zāi)預(yù)防和撲救更多要依靠主體單位自身， 因而對木結(jié)構(gòu)文物古建筑進行科學(xué)有效的防火技術(shù)改造， 提升古建筑的本質(zhì)消防安全顯得尤為重要。

3 防火改造技術(shù)措施

3.1 強化火災(zāi)預(yù)警

在對木結(jié)構(gòu)文物古建筑進行防火改造時， 應(yīng)堅持預(yù)防為主的原則，改造過程中不能損壞文物古建筑本體，不能影響文物古建筑原有的形式、格局和風(fēng)貌，增設(shè)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，在符合GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的基本前提下，可結(jié)合項目實際因地制宜優(yōu)化設(shè)計，當(dāng)文物古建筑內(nèi)火災(zāi)探測器、手動報警按鈕、火災(zāi)警報器等終端設(shè)備與火災(zāi)報警控制器之間采用有線方式連接困難時， 可采用無線通信方式進行信息傳播。 在選擇火災(zāi)探測器時，應(yīng)結(jié)合文物古建筑實際情況選擇， 綜合分析探測區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的初起火災(zāi)的形成和發(fā)展特征、房間高度、環(huán)境條件以及可能引起的誤報等因素來確定[1]。 針對重點保護區(qū)域，還可以同時采取兩種及以上火災(zāi)探測器，能夠快速準(zhǔn)確探測火災(zāi)信息，避免造成嚴(yán)重后果。 文物古建筑貼鄰山林時，可以在周邊選擇適當(dāng)?shù)母呶辉O(shè)置火焰探測器或圖像型火災(zāi)探測器。 烏尤寺這個防火改造項目，就是在古建筑內(nèi)設(shè)置了可視圖像早期火災(zāi)報警系統(tǒng)，在藏經(jīng)閣、大雄殿、觀音殿、如來殿等重點火災(zāi)防控區(qū)域設(shè)立監(jiān)控點位，運用紅外探測技術(shù)，實時監(jiān)控明火，確認(rèn)火情后發(fā)出聲光報警，同時，為預(yù)警森林火災(zāi)，避免寺廟起火會引發(fā)山火，山林起火危及寺廟， 在烏尤山全山建成森林火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，通過紅外光譜在10 s 內(nèi)探測到100 m 范圍內(nèi)的火焰現(xiàn)象，并同步將火情信息向控制中心和管理人員發(fā)送，為及時處置火災(zāi)贏得寶貴時間，有效減少了森林火災(zāi)和寺廟火災(zāi)的相互致災(zāi)因素。

3.2 改善電氣防火

一是進行電氣線路改造。 木結(jié)構(gòu)文物古建筑內(nèi)明裝的電氣設(shè)備和管線，其配電線路要穿金屬導(dǎo)管保護，室內(nèi)配電線路埋地敷設(shè)時， 穿壁厚不小于2.0 mm 的熱鍍鋅金屬管保護，室外配電線路采用埋地敷設(shè)； 配電設(shè)備避免安裝在明火和熱源附近，亦不應(yīng)安裝在木結(jié)構(gòu)可燃構(gòu)件上，配電設(shè)備外殼距可燃構(gòu)件不應(yīng)小于0.3 m；燈具、開關(guān)、插座與古建筑木質(zhì)構(gòu)件要隔離安裝，可采用環(huán)氧樹脂防火板等不燃難燃材料隔離，燈具采用LED 燈等冷光源，并和周邊可燃物品保持安全距離。 需要注意的是， 在木結(jié)構(gòu)文物古建筑室內(nèi)外進行電氣線路和設(shè)備改造安裝時，要避免在梁、檁、柱等大構(gòu)件上釘釘、鉆眼，安裝位置要隱蔽、安全，配電線路不能利用原有孔洞、間隙安裝時，要選擇在可修補的構(gòu)件及合適的位置安裝， 穿越后要按照原工藝修補并封堵，不影響文物古建筑的維護和使用，不破壞文物古建建筑的美觀和價值[2]。

二是設(shè)置帶有滅弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，在插座、照明和配電回路上分別設(shè)置電流短路保護器、火災(zāi)監(jiān)控裝置，隨時對電氣線路溫度超高、 電阻過大或電壓異常等情況進行監(jiān)測，實時發(fā)現(xiàn)電氣線路異常和火災(zāi)隱患，并運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)即時向控制中心和管理人員發(fā)送預(yù)警信息， 同時利用該系統(tǒng)滅弧防護裝置消除因過載或短路產(chǎn)生的電火花， 達(dá)到消除電弧的效果。 目前，烏尤寺已設(shè)置23 套電氣火災(zāi)監(jiān)測和滅弧防護裝置，在電氣火災(zāi)防控上發(fā)揮了較好作用。

3.3 完善消防給水

由于木結(jié)構(gòu)文物古建筑大多位于海拔較高的山區(qū)， 往往無市政給水管網(wǎng)或給水管網(wǎng)不符合消防供水要求，因此，應(yīng)利用天然水源或設(shè)置消防水池。 作為文物古建筑重要供水設(shè)施的消防水泵，宜選用成套機組，并設(shè)置備用泵，備用泵工作性能要與主泵性能一致， 滿足消防給水系統(tǒng)所需壓力和流量要求。 室外消火栓給水管網(wǎng)應(yīng)設(shè)置成環(huán)狀，埋深應(yīng)根據(jù)氣候條件、外部荷載、管材性能等因素確定，管道的直徑不應(yīng)小于100 mm，室外閥門井應(yīng)采取防凍措施。 向室外消火栓環(huán)狀管網(wǎng)輸水的進水管不應(yīng)少于2 條，環(huán)狀管道應(yīng)用閥門分成若干獨立段，文物建筑保護區(qū)內(nèi)，每段內(nèi)消火栓數(shù)量不宜超過2 個，消火栓宜采用地上式消火栓， 有可能結(jié)冰的地區(qū)宜采用干式地上消火栓。 為減少對木結(jié)構(gòu)文物古建筑及室內(nèi)傳統(tǒng)彩畫、壁畫、泥塑等保護對象的影響， 文物古建筑的室內(nèi)消火栓應(yīng)采取室外設(shè)置，保護室內(nèi)的室外消火栓宜設(shè)置在文物古建筑入戶門、外窗等便于引入室內(nèi)的入口處附近， 且配套的消火栓箱應(yīng)設(shè)置在附近便于取用的位置。

3.4 優(yōu)化滅火設(shè)施

滅火器是每個木結(jié)構(gòu)文物古建筑都應(yīng)配置的滅火器材，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)在合適的設(shè)置點位配足， 另外也可以根據(jù)實際配置移動式高壓水霧滅火裝置。 除了移動式滅火設(shè)施外，為快速撲救火災(zāi)，具備條件的重點保護建筑建議設(shè)置消防水炮。 消防水炮適用于室外場所具備作用空間的火災(zāi)危險性較高的文物古建筑，同時文物古建筑能滿足固定消防水炮的使用要求，設(shè)置在文物古建筑的消防水炮應(yīng)具有霧化功能。 消防水炮的布置應(yīng)考慮該地常年主導(dǎo)風(fēng)向，需布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，且避免周圍存在障礙物， 設(shè)置位置應(yīng)使消防水炮的射流能夠完全覆蓋被保護文物建筑，且為了與古建筑風(fēng)貌相協(xié)調(diào)，應(yīng)具備隱蔽性，也可進行適當(dāng)裝飾和偽裝。 在文物古建筑室外開闊庭院布置水炮。

根據(jù)計算情況確定消防水炮的數(shù)量、 布置位置和規(guī)格型號，室外配置的消防水炮其額定流量至少達(dá)到30 L/s，用水連續(xù)供給時間不少于2 h，以滿足文物古建筑實際滅火需要。

3.5 刷涂防火涂料

木結(jié)構(gòu)文物古建筑的大部分建筑構(gòu)件為可燃的天然木材，耐火等級低，燃燒迅猛，蔓延速度快，而且古建筑墻體、房梁上有些刻有壁畫，遇水將出現(xiàn)起皮、掉色等問題，古建筑內(nèi)部往往也保存有珍貴的文物，一旦發(fā)生火災(zāi)，會造成文物古建筑不可逆的破壞。 對古建筑木結(jié)構(gòu)的防火處理可以通過對建筑木結(jié)構(gòu)材料刷涂防火涂料來提升其耐火性能。 為確保不給古建筑外觀帶來不良影響， 不破壞古建筑原有的裝飾特點，防火涂料的選擇至關(guān)重要，建議選擇適合木結(jié)構(gòu)古建筑的膨脹型透明防火涂料。 它不會影響古建筑原本的裝飾風(fēng)貌，只是在其表面刷涂上透明保護層，當(dāng)受熱后防火涂料會膨脹數(shù)十倍，使古建筑表面與火源隔離，從而發(fā)揮很好的防火分隔作用，為火災(zāi)撲救爭取到更多時間，最大限度地保護好文物古建筑。

3.6 安裝防雷裝置

為使古建筑免遭雷擊，設(shè)置防雷裝置非常重要。 建筑外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成，接閃器有3 種形式：接閃網(wǎng)、接閃帶和接閃桿（即避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷針）。 為保持古建筑原本風(fēng)貌， 建筑物外部防雷的措施宜采用接閃帶與短接閃桿的組合形式，接閃帶應(yīng)沿古建筑屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)， 并按照古建筑屋面設(shè)計成彎曲的輪廓線，使防雷設(shè)施與古建筑風(fēng)貌一致，融為一體。 在布置引下線時，專設(shè)引下線不應(yīng)少于2 根，沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻?qū)ΨQ布置， 且盡可能隱蔽安裝， 并經(jīng)最短路徑接地，其圓鋼直徑不應(yīng)小于10 mm，扁鋼截面不應(yīng)小于80 mm2。文物古建筑接地裝置應(yīng)結(jié)合使用性質(zhì)、 地理環(huán)境和人流情況來選擇，并與地下管線保持安全距離。 對游客集中的古建筑，需采取均壓措施，避免跨步電壓造成危害。 部分院落內(nèi)生長有大型古樹，為避免雷擊古樹引發(fā)火災(zāi)，可在恰當(dāng)位置建造避雷塔，并確保塔的造型與建筑物外形相契合，避免影響古建筑整體風(fēng)貌[3]。

4 結(jié)語