高層建筑消防滅火救援難點及對策研究

劉騰飛

（山東省泰安市消防救援支隊，山東泰安271000）

1 引言

當前國內對于高層建筑的概念做出了詳細的闡述，第一類高層建筑為建筑高度低于50 m的建筑，一般在9層左右；第二類高層建筑為建筑高度在50～75 m的建筑，建筑層數在17層左右；第三類高層建筑為建筑高度在75～100 m的建筑，一般在25層左右。建筑內一旦出現火災事故，將對消防救援工作增加難度，且建筑內物品堆積，用電設施較多，這些都會給建筑帶來安全隱患。為了保障人員安全，避免火災對其財產造成威脅，有必要提高建筑消防安全，通過滅火救援技術的合理應用，降低建筑滅火救援難度。

2 高層建筑消防滅火救援的難點

結合高層建筑的特點，分析當前建筑消防滅火救援面臨的技術難點，主要體現在以下幾方面：

1）滅火難度較大，該難點集中體現于易造成高空墜物、無法接近火災現場、供水困難、通風排煙難度大等方面。具體分析如下：（1）高層建筑經常用到采光玻璃或者玻璃幕墻，且室內外會安裝空調設備與廣告牌，這些設施往往會因火勢過大而墜落，給地面人員帶來不必要的安全威脅，也會造成消防設施的損壞。（2）在高層建筑密度比較大時，由于各類隔離綠化帶和電線設施密集分布在周圍，火災時消防通道難免被占用，登高車達不到預期撲救高度，導致外部消防作業困難，消防人員只能通過內部樓梯來到現場，撲救效率普遍較低。（3）消防的關鍵在于對水資源的利用，這將關系到火勢的控制與冷卻效果，高層建筑發生火災事故時會用到大量水資源，但是，消防車供水高度有限，或者水帶的耐壓強度較低，使消防用水無法被輸送到火場。（4）火災事故的發生會伴隨濃煙產生，而一些建筑內的排煙與正壓送風系統設計不合理，起火之后無法立即排除濃煙，導致火場內的能見度很低，給消防人員的撲救作業與人員疏散帶來困難。

2）高層建筑內火勢蔓延速度較快。建筑內部結構復雜，人們在建筑內自由活動，物品隨意堆放，各類電器設施與設備應用較多，電梯井、排風道以及管道在建筑內交錯分布，一旦發生火災，這些因素會加快火勢蔓延。火災時，若建筑防火分區存在劃分不合理問題，導致火勢水平蔓延，加之各類通道出交錯分布，會使火勢最終呈現出立體式擴散，火災撲救的難度進一步加大。

3）建筑內人員疏散難度較大。由于高層建筑內含較多的可燃物，火災時會產生濃煙，且建筑內部人員較多，疏散通道不足，人員逃生時伴隨著恐慌的心理，疏散難度不斷加大。并且有時逃生人員與救援人員產生路線沖突，增加了救援壓力[1]。

3 高層建筑消防滅火救援技術的應用

3.1 基本救援技術與救援路線選擇

針對高層建筑的消防滅火，一般以內部撲救為主，達到登高條件之后，要求消防人員內外協同展開救援，以火勢的堵截為主攻方向，減緩火勢向上蔓延的發展趨勢，最終滅火，解救建筑內人員。建筑起火之后，應先使用室內消防設施撲滅火源，判斷具體火災樓層，乘坐消防電梯到達火災樓層，合理布置水槍，關注周圍樓層火情，同時科學規劃救援路線。對此，火災救援應滿足以下要求：建筑起火時首選疏散樓梯，撲救底層火災時選擇可以進風的出口，合理規劃救援路線，使其可以通往頂層，以便及時救援頂層人員。實際救援工作中，內外救援工作應高度配合，從外部采取一定的救援方法，比如，應用吊車登高，使用高壓水槍控制火勢；從外部疏散樓梯進入樓內，應用無人機滅火或遠程發射滅火彈等先進技術控制火情。

采用無人機救援設施，比如，無翼大載重救援無人機，通過模塊設計使機臂可以折疊，該設備適合用于高層建筑救援，有一鍵起航、智能巡航、遠距離搜救與物資投送的功能，設備展開時尺寸為2 980 mm×2 980 mm×750 mm，最大負重可以達到50 kg，飛行海拔能超過6 000 m，定位模式下的飛行速度為5 m/s，運動模式下的飛行速度為8 m/s，支持在雨天飛行。此外，無人機搭配電動消防滅火機器人，在滅火系統、有害物質探測系統以及溫控系統等協助下，完成對火災位置的GPS自動定位，該裝置可獨立安裝減震系統，能夠對消防炮遠程控制，以先進的無線通信技術提高遠程通信效果。

高層建筑救援路線的選擇應遵循以下原則：

1）安全性原則，要求救援人員熟悉救援路線，綜合各方考慮選擇最安全的滅火救援路線，確保救援人員可以安全來到著火點的最近位置，同時救援任務完成后可以安全撤離建筑。

2）路線距離最短原則，且沒有雜物阻礙人員通過，消防設備有一定的使用空間，可以按照火勢蔓延與煙氣的擴散情況，核對呼吸器是否滿足路線規劃要求。

3）依據建筑承重結構規劃滅火救援路線，防止濃煙或者坍塌等事故造成阻礙。

3.2 舉高噴射消防車滅火技術

舉高類消防車多為結構式臂架結構，需應用新型材料與工藝，以精準的焊接切割方式降低臂架同心密度與運動阻力。圖1為舉高消防車示意圖，這類消防車主要包含舉高臂架、支撐與回轉裝置、滅火裝置等部分，常用于高層建筑救援滅火的為舉高噴射消防車以曲臂為主要架構，車輛底部設置消防炮，以水與泡沫為滅火劑，憑借著設備流量大、射程遠的優勢，人們可在最高點位置噴射滅火劑，以此達到最佳滅火效果。

圖1 舉高噴射消防車

高噴車在高層建筑中的應用技術要點如下：

1）并排阻截法。按照建筑火災情況，為避免火災損失持續擴大，應采取內外共同滅火的方式。對建筑內部結構滅火時，依靠高噴車同時進行外部滅火。要求高噴車并排布置，保持車輛高度相同，高層建筑的火勢一般從內部向外部延伸，滅火時應根據火災形勢布置消防路線，防止火災逐漸向下蔓延，盡可能減少消防員進入建筑內部滅火。

2）縱向阻截法，即在建筑外部完成噴射滅火的基礎上，對設備配置供水設施，通過合理編排消防車輛完成縱向阻截。一般情況下，高噴車射程在65 m以上，最高可達95 m，高噴車的炮頭水平擺角可以達到150°，采用該方法滅火時，應計算車輛與建筑間的高度差，使雙方保持合理的滅火距離。

3）俯視噴射方法，高噴車噴射距離較長，能在距離較遠的情況下高效滅火。此外，還可使用大功率水罐車來壓制火勢，通過高噴車與水罐車的聯合應用，盡可能控制火勢繼續蔓延[2]。

應用遠程噴射干粉滅火技術時，四周高壓霧狀水流可以保護干粉滅火劑，強化其應用效果，削弱風勢的影響。所以，消防滅火救援時應尤為關注環境因素，如氣流或風速的影響等。滅火時快速集中的噴射干粉滅火劑能直接噴射于著火位置，防止該處出現靜電積聚，并避免火勢復燃。除此之外，高噴車還能聯合應用不同類型的滅火器提高滅火效率，綜合水與干粉之后，提高設備復合性，發揮高噴車水炮的高壓噴霧作用，降低煙霧濃度，提高建筑中人員的生存概率。

3.3 壓縮空氣泡沫快速輸送技術

和傳統的泡沫系統不同，壓縮空氣泡沫主要將壓縮氣體注入泡沫混合液內，經過發泡后形成細膩泡沫，即A類泡沫，可用于撲滅B類火災與固體火災。針對高層與超高層建筑，壓縮空氣泡沫的輸送方式主要有以下3種：（1）在建筑頂部設置固定式壓縮空氣泡沫系統（CAFS），通過管網向下輸送泡沫，完成滅火；（2）CAFS消防車與水泵接合器相連，經過專用管網朝著向上的位置輸送泡沫，完成滅火；（3）在建筑避難層與設備層設置壓縮空氣泡沫系統，經過管網，按照火災樓層的位置向下或者向上輸送泡沫，完成滅火。

建設兩套50 m高的輸送管網，管徑分別為DN80 mm、DN100 mm，配備CAFS消防車，對含水率約為15%的泡沫展開測試，分析管徑對泡沫管網輸出靜壓與動壓的影響，DN100 mm管道向上輸送50 m泡沫的壓力損失最高可達0.15 MPa，DN80 mm管道壓力損失最高可達0.19 MPa。

圖2和圖3分別為向下輸送泡沫的出泡沫時間和建立壓力時間、單/雙車輸送泡沫的靜壓值示意圖。以固定式泡沫系統為例，向下輸送泡沫，在高層建筑的頂部位置設置系統，基于重力作用輸送泡沫，使泡沫能夠快速達到火災樓層，同時可達到預期靜壓力值，即0.6 MPa[3]。

圖2 向下輸送泡沫的出泡沫時間與建立壓力時間

圖3 單/雙車輸送泡沫的靜壓值

建筑高度達到150 m以上時，建議在頂部或避難層位置設置壓縮空氣泡沫系統；建筑高度超過400 m應設置至少兩套系統。要求系統專用管網與建筑其他管網不融合，獨立使用，每棟建筑設置1根豎管，管徑保持在80 mm即可，使用鍍鋅無縫鋼管材料，在規定區域設置截止閥，底部設置排空閥，管網耐壓等級不能少于1.6 MPa。

4 結語

綜合高層建筑具有消防滅火難度大、火勢蔓延快、人員疏散困難等問題，因此，有必要做好火災預防控制，以合理的消防預案做好滅火救援部署，配置高噴車或壓縮空氣泡沫輸送系統等消防裝備，優化滅火救援路線，應用消防救援技術，提高建筑消防安全。