城市高層建筑火災滅火救援技術研究

引言

隨著城市化進程不斷加快，高層建筑在城市中的數量越來越多，成為現代城市的重要標志。高層建筑一旦發生火災，救援工作面臨的困難也多于低層建筑，如火勢蔓延迅速、救援通道受阻、煙熱環境復雜以及人員疏散難度大等[1]。這些問題不僅增加了滅火救援難度，還可能帶來無法預料的人員傷亡與財產損失。傳統滅火救援方法在高層建筑火災中的作用有限，救援不當可能帶來更大的次生災害。因此，要綜合考慮建筑結構特性、火災行為特征以及消防設備配置，制定科學合理的高層建筑火災滅火救援技術方案，最大限度地降低損失，保障救援人員的安全。

一、城市高層建筑火災特點

（一）火勢蔓延迅速

高層建筑火災具有快速蔓延的特性，這主要與建筑結構布局和環境條件有關。建筑內的豎向管道井、電梯井、通風井等豎向空間容易形成\"煙囪效應”[2]，一旦發生火災，熱空氣和煙氣沿豎井快速上升，將火勢向上層傳播。同時，水平布局復雜的開放式樓層，如大型商業綜合體中的共享空間，為火勢的橫向擴散提供了通道。建筑內的中央空調系統加速了高溫煙氣的擴散，使火災范圍迅速擴大。此外，燃燒材料也加劇了火勢蔓延。建筑裝修中可能大量使用可燃裝修材料，如木質地板、織物壁紙等，這些材料不僅助燃，還可能釋放大量有毒氣體。在高溫狀態下，可燃物燃燒速度快，進一步加大火災撲救難度。

（二）煙氣擴散復雜

在高層建筑火災中，煙氣擴散是影響人員生存和救援效果的主要因素之一。由于建筑內部空間高大且封閉，煙氣通常沿著電梯井、管道井等豎向通道向上擴散。煙氣的擴散速度遠超火勢蔓延，短時間內即可覆蓋多個樓層。同時，水平擴散路徑如樓道、走廊和開放區域，會進一步擴大煙氣的蔓延范圍。煙氣不僅降低了建筑內部的能見度，影響人員疏散，還會對人員生命安全造成直接威脅。煙氣中含有大量的一氧化碳、氰化氫等有毒氣體以及高溫蒸氣和微小顆粒物，對人體呼吸系統和神經系統造成極大傷害。

（三）火災撲救條件受限

高層建筑火災的撲救條件相較普通建筑更為嚴苛，外部救援受高度限制，內部救援存在通道復雜、空間有限等問題。高層建筑多超出常規消防設備的救援范圍，如傳統云梯車的最大操作高度一般為 50m ，難以覆蓋超過十層的建筑[3]。同時，建筑內部的空間復雜性進一步限制了撲救效果。現代高層建筑功能多樣，如酒店、辦公、商業綜合體等，內部結構布局復雜多變，救援人員難以迅速確定起火點和最佳撲救路徑。

（四）火災荷載大

高層建筑的火災荷載主要體現在其內部存儲的大量可燃物和高能設備。隨著建筑功能的多樣化，建筑內部配置豐富的家具、裝飾材料、辦公設備和電子設施，這些物品的熱釋放速率和火災強度顯著高于普通住宅建筑。例如，辦公區域內的大量塑料、泡沫等高熱值材料，燃燒后會產生大量有毒煙氣，并迅速形成高溫環境，加速火勢擴展。建筑結構材料如聚氨酯保溫材料、鋁塑板等，可能成為火災荷載的一部分。在高溫環境下，這些材料不僅會助燃，還可能因結構失穩引發建筑倒塌，進一步加劇火災危害。

二、城市高層建筑滅火救援工作難點

（一）高度限制救援設備使用

高層建筑高度對傳統救援設備形成了極大限制，導致外部滅火效果顯著下降。常見的云梯消防車受制于機械臂長度，一般只能達到 50m 左右，而許多高層建筑的高度超過 100m 甚至更高，無法通過外部設備直接觸及火災區域。高噴消防車雖然具備一定的射水能力，但在高空環境下，噴射強度和精準性會受到風力影響，導致難以有效覆蓋火源。內部消防設備同樣受到高度的影響。例如，消防供水系統存在設計缺陷，高層區域可能出現供水壓力不足的問題，無法滿足滅火需求。呼吸器等個人防護設備在煙氣濃度高、溫度極端的環境中，續航能力有限，救援人員進入火場的時間和活動范圍受到極大限制。

（二）人員密集，容易引發踩踏

高層建筑的人員密度往往較大，特別是在辦公樓或商業綜合體內，一旦發生火災，大量人員疏散極易引發踩踏事故。疏散通道數量和寬度一般無法滿足高峰時期的人流疏散需求，而建筑內部樓梯大多呈豎向設計，人群在狹窄的空間內快速涌動，容易因擁擠而發生混亂[4]。在火災發生時，煙氣擴散和斷電導致的低能見度進一步增加了混亂程度，人們在慌亂中推揉、摔倒，從而引發連鎖的踩踏事件。同時，部分人員因缺乏逃生常識，可能試圖使用電梯撤離，火災中電梯因斷電或失控而癱瘓，可能帶來更嚴重的后果。疏散通道中的障礙物、未及時清理的雜物也可能阻擋人流順利疏散，進一步延長疏散時間和增加踩踏風險。

（三）結構復雜，火災定位困難

高層建筑內部空間布局復雜，尤其是集成多功能用途的綜合體，進一步增加了火災定位難度。火災初期，火源往往隱藏在封閉空間內，如天花板吊頂、設備間、管道井等區域，傳統探測手段難以快速判斷具體的起火點。一旦火勢擴大，蔓延路徑可能隨著建筑內部的氣流和可燃物分布出現多方向擴散，進一步加大了定位難度。此外，濃煙彌漫使救援人員的視線受到影響，導致滅火與疏散進展緩慢。高層建筑內部存在大量分隔空間，火災多隱藏在隱蔽區域，導致救援工作危險性大大增加。

（四）次生災害發生風險較高

在高層建筑火災中，次生災害極大地增加了火災的復雜性。例如，燃氣管道由于高溫作用發生破裂，引發爆炸；電氣線路因火災、高溫導致短路，不僅可能引發二次火災，還會增加救援人員的觸電風險；建筑材料在高溫條件下的物理化學反應也可能產生有毒氣體，增加火場環境的危險性;鋼筋混凝土等結構材料在長時間高溫作用下強度下降，進而引發局部坍塌或整體結構失穩，導致救援通道被堵塞，危及救援人員生命安全；火災高溫和煙氣對自動化消防設施造成破壞，如噴淋系統因火災損壞管道而失效，防火門因高溫變形而無法正常關閉。

三、城市高層建筑火災滅火救援技術

（一）內置噴淋技術

內置噴淋系統是高層建筑火災初期的重要滅火手段，能夠在火源尚未擴大時迅速進行局部控制。噴淋技術廣泛應用于辦公樓、住宅樓和商業綜合體中，通過預埋在天花板或墻壁內部的管道和噴頭，在火災發生時自動啟動噴水滅火系統。該系統多安裝在建筑內的公共區域、停車場、機房、設備間以及易燃易爆物品存儲區。自動噴淋系統主體為火災報警裝置與水流噴射裝置。火災報警系統感應溫度、煙霧濃度達到設定閾值后，立即打開相應區域的噴頭噴水滅火，同時啟動水泵提升供水壓力，使水流更好地覆蓋火源區域。在實際應用中，不同區域的噴淋系統設計需要因地制宜。例如，地下室可能需要加強水壓設計，防止因高度差導致供水不足；在高層建筑中，高位水箱與增壓設備結合，可以解決樓層供水問題。此外，噴淋技術在煙氣抑制方面也具有獨特的作用。水霧能夠吸附空氣中的顆粒物和毒性氣體，降低煙氣濃度和擴散速度，從而為逃生人員和救援隊伍提供更加安全的環境。

（二）高空滅火設備

高空滅火設備是針對高層建筑火災特點研發的重要工具，主要包括云梯消防車、高噴消防車以及無人機滅火設備。這些設備廣泛應用于高層住宅、超高層辦公樓和城市地標性建筑的外部火災控制中。云梯消防車配備伸縮臂和消防平臺，能夠攜帶救援人員和滅火設備到達建筑中的高層區域。傳統云梯設備的高度一般限制在 50m 左右，難以應對超高層建筑火災。因此，高噴消防車逐漸成為補充手段。高噴消防車通過高壓泵系統將水或泡沫噴射至百米以上的高度，用于覆蓋建筑外墻或窗口處的火源區域。近年來，無人機滅火技術為高空滅火提供了新的思路。無人機能夠攜帶滅火劑懸停于火源上方，通過精確定位實施定點滅火。無人機還可以搭載攝像設備，在救援隊伍進入前獲取火場實時信息，提高救援的精準性。

（三）垂直救援技術

垂直救援技術主要用于解決高層建筑火災中的人員疏散與救援問題，廣泛應用于酒店、辦公樓和商業綜合體等人員密集場所。在火災初期，內部樓梯和電梯是主要的垂直通道。樓梯間通常設計為封閉防火結構，通過防火門隔離煙氣擴散，為逃生人員提供安全通道。樓梯間可能因高溫煙氣進入而失效，因此救援隊伍需依靠其他垂直救援技術實施救援。例如，消防員使用緩降器、安全繩索和電動攀爬設備，能夠從建筑外部或頂部快速進入火場。直升機救援也逐漸應用在超高層建筑火災救援中，能夠直接從建筑頂部平臺接送被困人員至安全區域。部分建筑還配備了高空救援艙或滑軌逃生設備，在緊急情況下通過機械滑軌將人員快速輸送至地面。值得注意的是，垂直救援技術對環境要求較高。在實際操作中，煙氣的濃度和高溫可能對設備運行的穩定性產生影響，因此需要根據實際工作需求，選擇救援方法。

（四）特殊滅火技術

特殊滅火技術是針對高層建筑火災特殊情況設計的滅火方法，主要包括細水霧、泡沫滅火劑和惰性氣體滅火技術。這些技術廣泛應用于建筑機房、地下室、存儲區等高風險區域。細水霧滅火技術通過高壓裝置將水流分解為微米級水霧顆粒，能夠迅速吸收熱量并抑制燃燒，同時有效降低煙氣濃度和空氣溫度。在建筑的地下停車場和設備間，細水霧滅火技術因其快速降溫和覆蓋能力，成為重要的滅火手段[5。泡沫滅火劑廣泛應用于油類、化學品火災中，通過形成隔離層切斷氧氣供應，避免火勢蔓延。惰性氣體滅火技術適用于高層建筑的密閉空間，如檔案室、數據機房和電力控制室。惰性氣體能夠降低氧氣濃度，快速抑制燃燒過程，對電氣設備等敏感區域具有顯著優勢。然而，應用時需特別注意人員安全，因高濃度氣體可能對人體呼吸系統造成影響。

（五）智慧消防技術

智慧消防技術通過融合物聯網、大數據和人工智能等技術，為高層建筑火災的預防和救援提供全新的解決方案。智慧消防技術主要用于火災監控、動態疏散和智能救援指揮等。在火災監控中，智慧消防通過傳感器網絡采集溫度、煙霧濃度和火災位置等信息，結合大數據分析預測火災發展趨勢。例如，部署在建筑內的熱感傳感器和光學監控設備能夠快速捕捉火災信號，第一時間將數據傳輸至消防指揮中心。在疏散方面，智能疏散指引系統可以根據火場動態情況，實時調整逃生路線，通過建筑內的電子顯示屏引導人員避開危險區域。同時，利用無人機和機器人勘測火場、定位被困人員和遠程滅火，能夠進一步提升救援效率。智慧消防還可以通過建筑信息建模技術提供建筑結構的詳細信息，如防火分區、疏散通道、重要設備位置，幫助救援人員制定科學的救援方案，有助于提升火災應急響應的速度，最大程度地減少損失。

結語

綜上所述，城市高層建筑火災滅火救援受火勢蔓延迅速、煙氣擴散復雜、撲救條件受限等因素的影響，傳統滅火救援方法的實際應用效果并不理想。針對高層建筑的火災特點與救援難點，可使用內置噴淋系統、高空滅火設備、垂直救援技術、特殊滅火技術以及智慧消防技術進行救援。這些技術能夠有效提升火災響應效率、減少人員傷亡，提高救援的安全性。隨著消防救援技術的不斷優化，城市高層建筑火災救援將會應用更多的先進技術，進一步為城市居民營造更加安全的生活環境。

參考文獻

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