物資密集型建筑火災撲救關鍵技術研究

梁粵勇

（廣州市白云區消防救援大隊，廣東 廣州 510000）

0 前言

近幾年，全國各地大跨度大空間結構的商場、展覽館、廠房、物資倉庫等建筑數量呈快速上升趨勢，此類建筑的火災時有發生，對人民群眾的生命財產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時的關鍵技術方面存在一些問題，本文結合物資密集型建筑火災特點，對處置過程中的關鍵技術進行分析，在理論上和實踐上提供一定的指導。

1 物資密集型建筑火災特點

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，內部沒有固定人員或有較少的人員，庫區全部貫通，火場通透性較好，燃燒速度快、強度大，短時內可形成立體火災，釋放大量有毒濃煙，使整個空間能見度極低。此類建筑火災如不能有效控制，20min即處于猛烈燃燒階段，因該類建筑主要承重構件大量使用鋼材，在火災作用下極易受到破壞，造成建筑物倒塌，消防滅火任務極為艱巨。

2 火災撲救技術分析

物資密集型建筑火災撲救關鍵技術需要以普通建筑火災撲救技術為基礎，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、倒塌預警技術、冷卻技術三個關鍵技術進行研究。

2.1 安全防護技術分析

安全防護主要是指消防員在火災現場為預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、高溫煙氣、爆炸等危險，因此應采取安全防護措施。

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象時有發生。消防戰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。消防戰斗員在濃煙、高溫建筑火災內攻搜救過程中，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驗值得借鑒，如日本消防員，在參加內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、呼救器等常規個人防護裝備。

2.1.2 技術防護

在火災現場，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，會危及作戰人員的安全，因此，現場指揮員要采用技術防護手段，加強對火場戰斗人員的安全防護。

（1）在室內溫度比較高的建筑房間內搜救，尤其是炎熱季節，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件時，要用護墊、戰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 倒塌預警技術分析

目前消防隊伍普遍采用的預測火災中建筑物倒塌時間的方法主要有以下三種：根據起火時間進行推算、根據鋼構件溫度進行判斷、根據墻體等的破壞程度加以判斷。本節分析了現有的判斷建筑倒塌危險性的方法，結合建筑的特點，對建筑在火災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合的預警辦法。下面對這四種方法在建筑安全評估中的應用進行具體的分析。

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，應及時進入內部偵察，如發現中性面較高，建筑層高較高，火勢未直接威脅頂棚或鋼柱等主要承重結構時，應果斷部署全力內攻，消滅火勢；當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，不宜盲目內攻；當外卷濃煙中夾雜紅色火焰，強度猛烈時，為轟燃征兆，此時，火災將進入猛烈燃燒階段，內部中性面應已降至地面，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展，嚴禁內攻。

（2）結構觀察法。

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

預警判讀：

（1）一級為輕度損傷。混凝土構件表面受熱溫度低于400℃，受力主鋼筋溫度低于100℃，構件表面顏色無明顯變化，鋼筋保護層基本完好，無露筋、空鼓現象，說明鋼筋與混凝土粘結力未受破壞，結構是安全的。

（2）二級為中度損傷。混凝土構件表面受熱溫度為400～500℃，受力主鋼筋溫度低于300℃，混凝土顏色由灰色變為粉紅色，有空鼓現象，使用中等力錘擊時，可打落鋼筋保護層。說明構件表面有局部爆裂，鋼筋與混凝土間的粘結力有輕微損傷，構件仍在安全范圍內，但應加強構件冷卻，密切注意變化。

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

（4）四級為危險結構。混凝土表面溫度達到700℃以上，受力主鋼筋溫度達到400～500℃，構件受到實質性破壞，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力破壞嚴重，鋼筋有燒融、斷裂現象，主筋有扭曲，50%以上受壓鋼筋變形鼓出。說明受壓構件失去穩定，結構的安全性能徹底崩潰，隨時有整體倒塌的危險，應考慮盡快撤出危險區域，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構構件。普通建筑用鋼（中國國家標準GB 700-88《碳素結構鋼》和《低合金結構鋼》（GB 1591—1994）要求的Q235、Q345鋼等）在全負荷的情況下失去靜態平衡穩定性的臨界溫度為540℃左右。采用紅外測溫儀對燃燒部位附近的鋼結構關鍵構件的溫度進行不間斷的監測，關鍵部位有兩類，一類指的是大跨度大空間建筑結構體系中起主要承重作用的構件，這類構件一旦受損就會影響整個建筑的安全，另一類是建筑結構體系中所受剪力或彎矩最大的構件，這些構件雖然不一定是承重構件，但是在火災中極易受到破壞，因此必須加強監控。

預警判讀：對以上關鍵部位采用測溫儀進行測溫，溫度升至400℃的構件就要立即予以優先冷卻，當鋼結構構件溫度到達500℃，如果無條件實施冷卻，就要考慮撤離附近區域。

（2）形變測量法。

此種方法主要針對大型鋼混結構的承重柱的安全監控。借助預警裝置，根據混凝土柱的形變進行檢測，預測系統由支架、數碼照相機、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，選擇一個暗區邊界或發光體作為參考點，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。通過連續拍攝和掃描，計算出參考點在相鄰拍攝的圖像中的坐標變化增量，從而得到建筑物下部承重柱的豎向變形。

預警判讀：當所觀測到的建筑物豎向變形10min平均值從最高點連續下降回縮值達到2mm時，可作為倒塌預兆。應當注意，只有變形值連續下降達到2mm時才是倒塌預兆，而先下降隨后又上升者不是。按該原則發布預警，預警發布時刻到實際倒塌大約為15～20min。

2.3 冷卻技術分析

建筑中大量的承重構件采用鋼結構，在發生火災后，如果不及時冷卻，鋼結構極易受到破壞，導致整體建筑的倒塌。因此，冷卻是火災撲救中至關重要的環節。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

物資密集型建筑內結構復雜，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，就要抓住關鍵部位進行冷卻，冷卻關鍵部位有兩類，一類指的是大跨度大空間建筑結構體系中起主要承重作用的構件，這類構件一旦受損就會影響整個建筑的安全，另一類是建筑結構體系中所受剪力或彎矩最大的構件，這些構件雖然不一定是承重構件，但是在火災中極易受到破壞，因此必須加強冷卻。

2.3.2 冷卻射流的選擇

在發生火災時，建筑構件，尤其是鋼結構，受熱膨脹，遇水冷卻時，又急驟收縮，沖擊韌性急劇下降，使其發生扭曲變形，導致局部構件或整體建筑倒塌。因此要選擇適當的射流形式及強度。

（1）對于凈空較高的建筑鋼結構屋面，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）對鋼結構構件進行冷卻時，要均勻、全面，防止因冷卻不均，使建筑局部構件驟然變冷，導致鋼結構收縮變形倒塌。

（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，在有效射程范圍之內對鋼結構進行冷卻時，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構上，抗燒性較好。

3 結語

本文基于建筑火災特點，通過分析、比較，挑選出物資密集型建筑火災撲救的安全防護技術、倒塌預警技術以及冷卻技術三種關鍵技術進行了深入的研究，在理論和實踐上，可以提供一定的參考和指導。