超高層建筑火災撲救難點和滅火救援戰術重點運用分析

李軒

（北京消防總隊門頭溝支隊指揮中心，北京 100010）

1 超高層建筑火災撲救難點

1）火災蔓延速度快。高層建筑體積較大且結構多樣，內部設置各類管道、孔洞，如垃圾桶、排水井等，易因分隔措施不合理，在火災狀態下發揮煙囪作用，受拔氣作用影響，煙霧迅速蔓延，且蔓延速度與建筑高度成正比。據調查，在火勢迅猛燃燒階段，煙氣水平蔓延速度在0.5 m/s 左右，豎向速度為3 m/s；當煙霧溫度超過500 ℃后，所覆蓋區域的可燃物將被點燃，使火勢進一步擴大。此外，高層建筑火災蔓延速度還受風力影響，一般情況下，60 m 高度的風速為12 m/s，100 m 高度的風速為15 m/s。可見，建筑高度與風速具有正比關系，在高樓層起火后，風力為燃燒提供充足氧氣，加上熱對流作用，使煙囪效應更顯著，火勢蔓延更快[1]。

2）建筑結構復雜。超高層建筑為了追求功能多樣性、外表美觀性，常使用復雜結構與高分子建材，火災發生后產生大量有毒氣體，威脅人員安全。因火災蔓延速度較快，起火層上方通道充滿煙霧，煙霧內存在大量有毒氣體，且視野模糊，加上復雜的建筑結構，在無形中增加了救援難度，對被困者與救援人員的安全構成威脅。因建筑布局多元化，通道曲折，走廊寬度一般在1.5 m 左右，最多同時通過3 個人，增加了疏散難度；建筑樓層較多，垂直距離較遠，人員疏散需要花費的時間較長；建筑內人員密集，在火災環境下常驚慌失措，易出現踩踏、擁擠狀況。

3）有效供水難。一些高層建筑固定消防設施年久失修，日常檢查不到位，整體完好率較低，可靠性難以保障，在發生火災時消防系統運行狀態不佳，甚至無法使用，難以為滅火救援提供充足的水源支持；許多大型建筑、綜合體的外立面選用玻璃幕墻，機械排煙開窗數量較少，底部設置有進深的裙房，在火災發生時，外部水帶鋪設面有限，只能在內部沿樓梯鋪設水帶，但樓梯形式多樣，加上建筑較高，費時費力，很難快速開展救援行動，在移動供水線路創建、供水能力等方面受到限制，進而增加火災造成的各種損失。

2 超高層建筑滅火救援戰術的應用措施

2.1 建筑概況

以某超高層綜合體為例，集辦公、科研、教學于一體，建筑面積約70 000 m2，總高度為121.5 m，地上27 層，地下3 層，主要危險源為辦公桌椅、電氣設備過熱、電線短路，同時如引燃周圍可燃物等，使火災危險性增加。近年來，無紙化辦公全面推廣，計算機設備、多媒體教室的應用使可燃物數量增加，在火災發生時，對滅火救援帶來較大影響。以16 層作為典型場所，該層為H 形走廊，以辦公室為主搭配一些輔助功能區，設置2 個疏散口，均在筒體中心位置，走廊兩側設有窗戶，可將火災煙氣排出[2]。

2.2 火災場景設置

該建筑自帶自動噴淋滅火系統，在場景模擬中采用固定火源形式，火災增長系數a為0.1091 kW/s2，最大熱釋放速率為1.5 MW。火災位置應綜合考慮可燃物分布、人員疏散、蔓延等因素影響，選擇最可能出現火災、最易導致火勢蔓延、最可能造成嚴重損失的點位，開展火災場景模擬分析。該建筑以辦公群體為主，電腦、辦公桌等火災荷載較多，選擇4 個典型火災場景，其火源位置分布如圖1 所示。

圖1 火源位置圖

2.3 滅火戰術

2.3.1 進攻口選擇

該建筑共有2 個疏散口，可將其作為消防人員滅火進攻的2 個入口。在火災發生后，隨著時間推移，危險性也發生變化。根據CO 體積分數可知，2 個進攻入口的CO 體積分數均小于危險臨界值的7.0%，且入口2 的體積分數低于入口1，因此，入口2 相對更佳。隨著火災發生時間的延長，2 個進攻入口處煙氣層高度開始改變，根據美國NFPA 規定，當煙氣層與地面高度低于安全高度時處于危險狀態，安全高度的計算公式如下：

式中，h為安全高度，m；H為樓層空間高度，m。

在137 s 后，入口處煙氣層高度降低至危險臨界值1.9 m，此時危險性較高，待穩定后，入口2 的高度高于入口1，因此，入口2 更適宜進攻。在煙氣層上下溫度變化方面，2 個入口的溫度均低于臨界值，但入口2 的溫度均低于入口1，說明入口2 更適宜進攻；在能見度方面，當火災發生600 s 后，兩個入口均降低至臨界值5 m，且穩定后二者的能見度基本相同。在與火源距離方面，入口2 的距離源于入口1，綜合上述結論，進攻入口2 屬于最佳選項[3]。

2.3.2 進攻路徑選擇

在最佳滅火入口確定后，需根據入口與火源間的距離，針對不同路徑下的煙氣危險參數進行分析，迅速確定最佳進攻路徑。在設定火災場景下，選出2 條進攻路徑，如圖2 和圖3所示。

圖2 進攻路徑（方案一）

圖3 進攻路徑（方案二）

在CO 體積分數方面，2 種方案的CO 體積分值均低于危險值的7%，但方案二的數值低于方案一，因此方案二更合理；在煙氣層高度方面，當火災發生120 s 后，2 種方案的煙氣層高度均低于危險值，處于危險狀態，但方案一略高于方案二，說明方案一更合理； 在煙氣層上下溫度方面，2 種方案的溫度與臨界值相比較低，但在溫度穩定后，方案二低于方案一，因此，方案二更合理；在能見度方面，當火災發生600 s 后，2 種方案的能見度均不超過危險值，且基本相同。在進攻路線長度方面，二者也基本相同，綜合考慮，選擇方案二作為滅火路線。

2.3.3 妥善處理外攻與內攻的關系

在滅火救援戰略運用中，先要明確內外攻的主要任務，內功是阻止火勢從建筑外部朝內部蔓延，并抑制和消除已經蔓延的火勢；外攻則是控制火勢向上和周圍蔓延，雙方應密切配合，避免存在滅火死角、盲點，使建筑內被困人員能被快速發現和救出。高層建筑外墻撲救時應以內攻滅火、 外攻控火為主，通過內外結合，使火勢被攔截，最大限度避免火勢從外墻進入建筑內部。救援人員應搶先在蔓延方向布置人手，在外攻掩護下發揮搜救人員內攻近戰的威力，有效打擊火勢，避免其進一步蔓延。在內攻滅火期間，每條線路的進攻組至少2 組，且每組人數至少3 人，在進入火場時應佩戴安全防護裝備，根據空氣呼吸器的使用情況，在規定時間內必須返回。在火災戰斗中，內攻近戰便于火場分隔，將火災覆蓋區逐層分隔和消滅，為后期圍殲創造條件。撲救時還要不斷偵察火情，掌握火勢蔓延方向，動態調整滅火力量，并確保供水充足[4]。

2.4 救援戰術

1）合理選擇作戰陣地。先將封堵安全出口的火勢撲滅，逐層搜救被困人員，組織攻堅力量，確定進攻起點層，該層通常是在著火層下方的1～2 層，不但是進攻的起點，同時也是指揮所、人員集結點。對于高層建筑來說，主樓梯是人員出行的重要通道，通常不防煙，但消防人員可先進入起火層下方1～2 層，將其作為前沿陣地，再在水槍掩護下，強行進入著火層滅火和救援。

2）采取登高救援。高層建筑物頂層一般設置屋頂退臺，專門為消防救援而設計。消防人員可借助屋頂退臺增加逃生通道，利用登高消防車讓人員通向屋頂，減少疏散壓力。對于樓層較低的火災點，消防人員可通過登高消防車進入建筑內部，救援已經進入屋頂退臺的被困人員。

3）正確使用撤離戰術。在正式滅火救援之前，需做好撤離戰術準備工作，科學設定撤離信號與路線。因火災對象不同，撤離時機也有所區別，當建筑物出現結構變形、重質油品發生噴濺征兆、石油化工燃氣設備出現爆炸征兆時，指揮人員應果斷下達“撤離”指令。在接到撤離指令后，全體救援人員需堅決服從，做到從容鎮定、有條不紊。因超高層建筑樓層眾多，災害現場范圍較大，或存在其他復雜情況，消防指揮人員在發布撤離指令后，一些消防員可能無法準確及時地接收指令。對此，指揮員應充分了解參戰人員部署情況，待完成撤離后，將隊伍緊急集合，清點人數，確認參戰人員是否全部到位，如若有人未能撤離，應派遣專人開展救援。

3 結語

綜上所述，當前國內超高層建筑物數量眾多，火災事故時有發生，對滅火救援提出更高要求。在救援戰略部署中應結合建筑結構，準確定位進攻點與路徑，并由外攻、內攻密切配合，全面控制主要安全出口的火勢，再逐層搜救被困人員，疏散至安全地帶，最大限度減少傷亡損失。在救援結束或情況危急的情況下發布撤離指令，參戰人員需相互掩護，避免墜落物砸到或跌倒，在保障自身安全的前提下，取得良好的救援成果。