探讨大跨度钢结构建筑火灾的扑救方法

孙佩刚

摘要:阐述了大跨度钢结构建筑火灾的特点,分析总结了火灾处置程序、扑救的技战术措施以及作战行动要求和注意事项,对基层队伍灭火作战具有一定的指导意义。

关键词:大跨度;火灾;方法;注意事项

中图分类号:TU892      文献标识码:A       文章编号:2096-1227(2022)05-0039-03

近年来,大空间大跨度钢结构的生产车间、商(市)场、体育馆、候机楼、仓储物流库房等日益增多,钢结构安全稳定性能较好,且重量轻,施工进度快,建筑要求技术水平较高。一般作用于高层建筑或者大空间、大跨度建筑物,以及底层非居住型商业街。随着人们用火用电量的增大,发生火灾指数也呈上升趋势。虽然钢材不具备燃烧属性,耐火性能好,一旦发生火灾,弹性模量明显下降,温度临近600℃时,强度和刚度基本丧失,会导致建筑物瞬间崩塌。因此,研究大空间大跨度钢结构建筑火灾扑救技术,是我们亟待解决的重要课题,也是现在灭火救援的重要任务。本文分析了大跨度钢结构建筑的火灾特点,并结合火灾现场发生的真实案例展开分析,便于更加高效完成钢结构建筑的灭火指挥救援工作。

1  火灾特点

1.1  钢结构受冷、热影响大,易变形坍塌

1.1.1  钢结构受热强度降低快

钢结构建筑承重力较强,空间大,一般大型休闲娱乐场所、高层建筑、仓库等,依靠屋架、柱、梁等构建承重,这些钢结构都是经过铆焊加工而形成的型钢。其中部分钢结构是由圆钢、扁钢连接而成的梁柱,角钢用来拼接屋架,一般承载重量在400~450kg/m2。一般在火灾中,钢构件不会燃烧,但是由于其耐火性能差,随着温度的升高强度发生巨大变化。现代的商业建筑中,一些大跨度休闲场所、高层建筑按照防火要求表层都粉刷防火漆,耐火等级最高可达到2.5h,如果钢结构没有涂刷防火材料,温度超过200℃后强度开始减弱,温度达到350℃、500℃、600℃时,强度分别下降1/3、1/2和2/3[1]。因此,若建筑物承载主体的钢构件未采用防火喷涂保护,当火灾发生后,建筑物受高温影响会在短时间内倒塌,造成人员伤亡和财产损失。

1.1.2  钢构件骤冷变形,破坏建筑整体稳定性

钢结构建筑多为车间厂房,现代的钢结构屋顶还设置了通风口和空调等部件,埋下了火灾隐患。热胀冷缩是钢铁的基本特性,钢结构建筑发生火灾后,消防作战人员势必会用水枪水炮进行冷却降温,构件受冷后会产生骤然变形,导致建筑整体稳定性遭到破坏,严重影响内攻作战行动的安全。

1.1.3  基础条件差,消防设施易破坏

大跨度的钢结构建筑按照消防部门要求都配备了健全的消防设施,温感、烟感、自动报警等消防控制系统,建筑物发生火灾,在空旷通风的作用下火势蔓延较快,钢结构会在20min内迅速损毁变形并坍塌(表1),尤其一些老旧的钢结构生产加工厂、库房等地,基础设施较为薄弱,消防设施不健全,灭火器、消火栓等配备密度不够,影响火灾及时扑救。

1.2  通风条件好、燃烧充分,易造成重大伤亡

1.2.1  体量大、燃烧条件充分,火大温度高

大空间大跨度钢结构商场、库房等建筑内,一般都具有相对较大体量的空间、空气对流好、经营存储货物等可燃物相对较多,火灾荷载密度大,现场情况较为复杂,不能迅速组织人员疏散,火灾发生后火势大、燃烧猛烈、蔓延速度快、热值高。同时在钢结构的快速导热性能下,耐火能力差,建筑物内装饰没有采用阻燃材料装修,加大了火灾救援难度,建筑物钢结构在高温的作用下承重能力减弱,支撑时间缩短,加速了坍塌的时间,没有给救援争取更多的时间。消防人员即使到达现场,也不能盲目内攻,如果不能得到降温控制,会造成更猛烈的燃烧,加剧了财产损失和人员伤亡的风险。

1.2.2  易导致群死群伤

一是建筑物内的人员在火灾发生时,受燃烧产生的高温烟气和有毒气体影响,造成窒息或中毒身亡;二是人流物流较大,发生火灾后秩序混乱,疏散难度较大;三是受火势、高温烟流、建筑易坍塌等不利因素影响,消防人员快速实施内攻救人难度大。

1.3  灭火作战展开难度大

1.3.1  内攻作战难以深入

大跨度钢结构发生火灾,起火后在内部装修材料的作用下会形成迅速燃烧,浓烟挡住救援视线,内部设施阻碍的作用下,消防指示标识不清晰,人员疏散和内攻救人受到一定阻力。另外,装修材料在燃烧的作用下会释放大量有害气体及炙热的烟气,严重影响消防员内攻作战,人们吸入浓烟毒气后会在3min左右出现窒息,给消防人员深入建筑内部疏散救人、堵截控火带来极大困难。另外,由于建筑物内部空间大、钢结构热传播速度快,在高温作用下支撑时间会缩短,随时都会发生大面积坍塌的风险,给消防人员的营救和群众撤离带来一定阻力。

1.3.2  内攻作战人员难以快速撤出

因建筑体量大、空间大、对流好,导致火势蔓延快,建筑物上方受烟火烧烤影响极易掉落坍塌物,影响内攻作战人员行动安全,同时指挥员、安全员对建筑结构及屋顶坍塌准确时间难以预判,一旦出现险情,内攻作战人员难以在短时间内快速撤出。

2  灭火救援作战的基本程序

扑救钢结构建筑火灾时,救人为第一原则,同时还要避免水资源的浪费。掌握钢结构建筑的救援要点,避免钢结构在火情中突然坍塌造成人员伤亡,巧妙运用救援战术,全力扑救火灾。

2.1  火情侦察

扑救钢结构建筑火灾,消防救援人员首先应考虑起火地点以及消防水源情况,派遣相应的救援队伍,发挥消防救援力量协同配合、技术装备资源合力运用的优势,确保火情处于可控状态。到达火灾事故现场后,应快速开展火情侦察,研判火场态势,准确把握火場主要方面,确立有效的进攻路线,根据燃烧部位和建筑面积特点,准确判断蔓延的方向、消防水源及天气情况,科学计算火场需要救援人数,及时调配救援人员支援火场。

2.1.1  外部侦察

消防救援力量到场后,指挥员应立即通过外部侦察,了解火势发展变化及蔓延趋势,尽快确立主攻方向。

2.1.2  询问知情人

在开展外部观察的同时,侦察小组人员应及时询问现场、单位内部的知情人员,准确掌握内部被困人员位置、数量、火点位置、有无蔓延可能、是否存有易燃易爆物品、是否断电、建筑结构、内部消防设施运行及可利用等情况,钢结构是否在高温作用下出现变形,通过判断燃烧面积和时间以及火场温度,准确预判建筑物是否存在倒塌风险,以便组织内攻救人、预防性进攻控火、重点保护性转移物资、分割灭火。

2.1.3  内部侦察

及时开展建筑内部火情偵察,是正确把握火场态势、确立火场主要方面的有效手段。快速通过消防监控室侦察与各种侦检仪(热成像仪、测温仪等)器相辅,重点查明火势蔓延方向、进攻路线、燃烧物质、建筑结构是否有坍塌可能性、被困人员准确位置及救助方法等,为指挥决策提供详实依据。

2.2  积极疏散救助被困人员

如若大型商(超市)场、车间、候机楼等人员密集场所,发生火灾后,微型消防站人员在组织进行扑救初期火灾的同时,要积极疏散内部人员;消防救援力量到场后应快速开展疏散救人工作,最大限度减少人员伤亡。

2.2.1  疏散救人

疏散救人应重点把握先出口后内部、先通道后房间、先火场后外围、先危险后一般的施救原则,科学有序展开施救。一是利用现场广播系统,稳定被困人员情绪,指导自行疏散;二是消防员引导疏散,成立救人攻坚小组,携带相应防护装具,深入内部疏散救助被困人员。内攻救人时应堵截火势,用水枪射流扑灭火场受困群众附近的火势,驱散烟雾,开辟疏散通道。如果在外围应采用远射程水炮,或者大口径水枪,对准高温下的钢结构,延缓倒塌时间,给救援争取时间。如果钢结构建筑层数较高,可采用高喷车开展高空灭火。

2.2.2  强攻救人

被困人员所处的情况:一是在建筑物窗口处等待救援人员;二是在火场内部烟火围困无法逃生的被困人员。施救要采取高效快捷的手段和方法:一是低层部位可架设9m拉梯、15m金属拉梯实施救助;二是利用直臂或曲臂式平台举高消防车搭设救生通道救助;二是铺设消防救生气垫救助;三是在喷雾或开花水枪掩护下,破拆建筑构件强行开辟救生通道实施救助;四是有条件的也可采取直升机吊升救助。

2.3  防御性进攻

消防救援力量到场后,在组织疏散救人的同时,要善于抓住火场主要方面。初战到场力量一般较为薄弱,避免全面出击的错误作战行动,必须坚决贯彻“救人第一、科学施救”的作战指导思想和“先堵后灭”的作战原则,全力铺设灭火水枪(炮)阵地控制火势蔓延,将火势堵控在一定范围内。若此,可以说火灾扑救成功了一半;若不能控制,火势会发展成肆虐燃烧、被困人员也无法得到有效施救的被动局面。

2.4  适时内攻灭火

当火势得以有效控制后,要抓住有利战机快速组织内攻救人和灭火。救人灭火中要采取行之有效的措施和方法,既能将人救得出、火灭得了,又能减少或避免人员伤亡。

2.5  搜寻遇难人员

大火中没有救出的遇难人员,待火灾处于下降阶段时,要适时组织内攻搜救遇难人员[2]。

2.6  消灭残火

灭火后期,应留守部分作战力量分区划片快速彻底消灭残火。

2.7  现场移交

搜救和残火被彻底扑灭后,应向单位、公安机关移交现场,并保护好现场,以利后期开展火灾事故原因调查。

3  灭火救援作战技战术方法

消防救援力量到达火灾现场后,指挥员要根据火场发展情况以及燃烧时间果断作出决断,不能因为烟雾弥漫、遇到明火就盲目射水。指挥员在判断建筑物没有坍塌危险后再靠近火场,实施内攻与外攻配合灭火。消防车应占领有利水源方位,水枪作为内攻和重点防御。

3.1  灭火与疏散相结合,进攻中要有所舍弃

火灾灭火作战的重点在于有效疏散救人和快速控火,作战人员务必要集中主力控制火场重点部位,切忌作战力量分散或四面部署,既有进攻面又有排烟散热开口,进攻中要快速进入火场内部出水灭火,救援中应有所舍弃,放弃已无保护价值的财物和部位,确保主攻方面的作战力量形成合力。

3.2  内攻为主辅以外攻,设置有效防护阵地

在开展内攻堵截控火、破拆排烟放热的同时,利用大功率消防车车载炮、高喷车在外围强行压制火势,注意消防力量应利用建筑物就近水源,还应与起火钢结构建筑物保持一定距离。并布置一定的防护阵地,防止受高温烟火影响,引发新的火点,给救援和疏散增加难度,重点是建筑的上层或下层及毗邻建筑。

3.3  形成梯次掩护阵型,确立强攻近战意识

实施内攻灭火时,为防止高温烟气对作战人员的侵袭,要形成梯次掩护进攻阵型,确保作战人员自身安全和创造良好作战条件。同时,此类火灾灭火作战时间较长,为确保作战效率,应实施轮换作战的方式进行灭火。

3.4  组织好火场供水,合理使用水源

大跨度钢结构商场、厂房、仓储物流类建筑发生火灾时,扑救难度大、延续时间长、用水量大,关键要确保重点部位的水枪(炮)阵地不间断供水,合理分配使用水源尤为重要。一是要采取编队模式供水;二是占领就近水源直接出水;三是采取远程供水模式供水。

在消防水枪阵地安排上,外围应远距离射水冷却,排除钢结构主体坍塌危险后,重点对门、窗等部位灭火,加强射流的密集程度,逐步逼近火点开展灭火行动。

4  作战行动要求与注意事项

4.1  增強灭火作战行动安全意识

①实施内功人员应加强个人防护,必要时应辅以水枪掩护,防止高温气流灼伤。

②准确把握空气呼吸器使用时间,确保有足够的余气能安全撤出建筑物。

③设立安全员,准确判断、把握建筑变形坍塌时间,各级消防队员应在保全自身安全的前提下实施疏散和救援,以便指挥员采取相应措施。

4.2  注重钢构件保护措施

①出设水枪阵地冷却时,应以喷雾、开花为主,可能避免采用车载炮、高喷炮直接冲击钢结构的承重构件,达到内部冷却、外围喷射的目的,通过强大的射流,对钢结构的主体构造降温处理,确保在不可坍塌温度内。冷却力量要分布均匀,避免骤然冷却,钢结构瞬间收缩,加速倒塌时间。

②破拆排烟散热时,应选准位置点,禁止盲目破拆承重构件,避免因错误破拆造成整体建筑稳定性减弱。

4.3  正确选择排烟放热措施

①充分利用建筑物自身开口部位进行排烟放热,必要时破拆扩大开口。

②结合风向合理选择破拆开口部位,避免破拆位置错误,造成火势蔓延扩大。

③破拆时应设喷雾水枪实施掩护作业,佩戴消防手套和空气呼吸器,防止破拆时被热烟气流灼伤。

4.4  确保灭火救援现场通信畅通

钢结构建筑一般对手台信号屏蔽十分严重,单纯依靠手持台无法进行正常的通信联络。因此,应加强通讯技术升级,确保救援时保持通畅。

通信助理必须根据现场情况,制定现场通信保障方案,视情架设中继台、通信基站、4G单兵设备、利用通信指挥车或消防电话等方式进行通信联络,确保通讯畅通。

5  结语

综上所述,钢结构火灾扑救除了掌握建筑结构的燃烧特点和注意事项外,日常生活中还应加强火灾防范意识。对建筑物周围的消防水源、消防设备、救援设施、防火通道、建筑物内工作人员的防火意识和逃生自救能力进行了解,尤其对钢结构出现腐蚀或未喷刷防火漆应及时解决。基层消防队伍应进一步按消防局要求,强化装备测试,优化战斗编成,科学开展“六熟悉”,完善战法战例研讨机制,强力做好灭火救援准备工作,打有把握有准备之仗,为经济建设保驾护航。

参考文献:

[1]李春孝.大跨度钢结构商场、厂房火灾灭火技术研究[C]//.提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册).2006:5063-5068.

[2]周清宇.大跨度大空间建筑火灾扑救措施探析[J].河北企业,2012(7):95-96.

Firefighting methods for large-span steel buildings

Sun Peigang

(Shenyang Municipal Fire and Rescue Brigade, Liaoning Shenyang 110045)

Abstract:The article explains the characteristics of large-span steel structure fires, analyzes and summarizes the fire disposal procedures, technical and tactical measures for fighting fires, as well as operational requirements and precautions, which have certain guiding significance for grass-roots teams in firefighting operations.

Keywords:large span; fire; methods; precautions

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