縱 孟講師 雷世林 張 淮

(重慶化工職業(yè)學(xué)院，重慶 401220)

0 引言

近年來隨著城市規(guī)模快速發(fā)展，城市建筑日益朝著高層化、大型化、多功能化、地下化發(fā)展。高層建筑存在裝修可燃物多、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員居住密集、疏散逃生知識(shí)普及率低等特點(diǎn)，高層建筑外道路資源緊缺，空間有限，且經(jīng)常被其他資源占用，一旦發(fā)生火災(zāi)，無法及時(shí)撲救，將給社會(huì)和居民生命安全帶來巨大的損失。目前高層建筑火災(zāi)的撲救已經(jīng)成為一個(gè)社會(huì)性的難題[1-5]。2020年1月1日重慶渝北區(qū)一高層住宅樓發(fā)生火災(zāi)，大火從二層開始燃燒，6分鐘內(nèi)火苗就躥到了樓頂，但因小區(qū)周邊通道被隔離樁、車輛等占用，消防車趕到后，無法及時(shí)進(jìn)入現(xiàn)場，只能在外圍架起水槍陣地使用高炮水槍進(jìn)行撲救，致使火情未能在初期階段被控制住，影響救援。2019年12月2日晚9點(diǎn)，位于沈陽市SR國際新城小區(qū)的一棟25層高層居民樓突發(fā)大火，在救援過程中消防通道被堵，消防車輛無法及時(shí)抵達(dá)救援點(diǎn)，經(jīng)過近4個(gè)小時(shí)的撲救，明火全部熄滅，損失因此加重。因此文章主要從高層建筑滅火裝置基于實(shí)際環(huán)境無法及時(shí)有效撲救火災(zāi)這一現(xiàn)實(shí)問題，探討設(shè)計(jì)一種新型的高層建筑滅火裝置，以期達(dá)到更好的高層建筑滅火效果。

1 高層建筑滅火存在的問題

根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50352-2019)規(guī)定[6-7]：

(1)住宅建筑按層數(shù)和高度分類：一層至三層為低層住宅；四層至六層為多層住宅；七層至九層(高度不大于27m)為中高層，高度大于27m為高層住宅。

(2)除建筑物之外的民用建筑高度不大于24m者為單層和多層建筑，大于24m的非單層建筑為高層建筑。

(3)建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。

目前高層建筑外圍火災(zāi)主要多數(shù)采用登高平臺(tái)消防車滅火，少數(shù)情況下也會(huì)采用消防直升機(jī)滅火。但是兩種滅火設(shè)備都有一定的不足。多數(shù)情況采用的云梯消防車，車上設(shè)有液壓升高平臺(tái)或伸縮式云梯，帶有可360°旋轉(zhuǎn)的消防工作平臺(tái)，可供消防人員進(jìn)行登高撲救高層建筑、高大設(shè)施、油罐等火災(zāi)，營救被困人員，搶救貴重物資以及完成其他救援任務(wù)。該類型的消防車為高層建筑滅火救援提供了有力的裝備保障。云梯消防車滅火高度一般20～60m居多，目前大型云梯消防車工作平臺(tái)最高可達(dá)到101m。但是使用云梯消防車在滅火過程中的缺陷也很明顯，主要存在以下問題：?？坷щy，一些大型云梯消防車車身太大，且舉高能力越強(qiáng)，車身越大，除非是在主干道上旁邊的超高層，其他類似普通小區(qū)、巷道、消防通道之類的地方無法進(jìn)入停靠[8-9]；施展困難，云梯消防車展開操作需要一定的空間，消防車在升起時(shí)，依靠自身底盤，進(jìn)行起吊作業(yè)時(shí)，需要在前后部分支起4條“腿”，所需空間在車寬的基礎(chǔ)上至少增加2m以上的寬度。除此之外，場地的堅(jiān)固性同樣需要有保障，如果底下有車庫、下水道之類的空間，要考慮是否能夠支持登高車的重量；操作困難，操作員在地面操作，如果高度過高，視線將很受局限，使登高平臺(tái)精準(zhǔn)地到達(dá)指定位置，非常困難，越到高處，受風(fēng)力的影響越大，操作難度越大。

少數(shù)情況下超高層建筑火災(zāi)使用消防直升機(jī)滅火，可以很好的彌補(bǔ)云梯消防車高度不足的缺陷，但消防直升機(jī)使用困難，目前消防直升機(jī)全國配備較少，主要集中在一線城市，且在高層火災(zāi)現(xiàn)場，濃煙滾滾，完成滅火工作需要訓(xùn)練有素、配合默契的技能，但在火災(zāi)恐慌情況下居民無法有效配合火災(zāi)撲救工作，滅火局限性明顯[10]。

因此，針對(duì)當(dāng)前高層或超高層建筑滅火無論是使用云梯消防車或消防直升機(jī)都受到一定條件的影響或限制，無法充分做到即來即用，影響滅火的效果。

2 滅火裝置設(shè)計(jì)理念

高層建筑外圍火災(zāi)的發(fā)展首先經(jīng)過火災(zāi)初起階段，初起階段火災(zāi)燃燒范圍不大，火災(zāi)僅限于初始起火點(diǎn)附近，室內(nèi)溫度差別大，在燃燒區(qū)域及其附近存在高溫，火災(zāi)發(fā)展速度較慢。該階段是滅火的最有利時(shí)機(jī)，應(yīng)設(shè)法爭取盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，此時(shí)消防員到場后利用建筑內(nèi)消防栓滅火，把火災(zāi)及時(shí)控制消滅在起火點(diǎn)。一旦初始階段持續(xù)時(shí)間過長，火災(zāi)范圍迅速擴(kuò)大，燃燒猛烈，溫度快速升高，進(jìn)入全面發(fā)展階段。此時(shí)火焰、高溫?zé)煔鈴慕ㄖ锎皯?、陽臺(tái)等開口處大量噴出，火災(zāi)蔓延到建筑外圍，甚至臨近建筑。

一般火災(zāi)在垂直方向上濃煙和火焰的擴(kuò)散速度為1～5m/s，而在高層建筑中，各種用于水電、通風(fēng)的專業(yè)豎井林立，往往成為濃煙和火焰快速蔓延的“捷徑”，一旦錯(cuò)過火災(zāi)初起階段撲救，煙火則可以借助于豎井的“煙囪效應(yīng)”將蔓延速度提升至6～8m/s，尤其是高層建筑內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫更會(huì)“加速”煙氣蔓延，在100m的超高層建筑中，只需要數(shù)十秒就能燒至樓頂，迅速形成外圍立體火災(zāi)，救援難度增大。

針對(duì)高層建筑外圍立體火災(zāi)，現(xiàn)有的云梯消防車將消防員舉至火災(zāi)區(qū)域一側(cè)，往往因?yàn)樵铺菖e高有限，或供水能力和供水器材的耐壓強(qiáng)度達(dá)不到高層建筑的高度，跟不上火災(zāi)蔓延高度而束手無策。同時(shí)對(duì)環(huán)繞高層建筑的火災(zāi)，云梯消防車無法高效轉(zhuǎn)至各個(gè)著火面，導(dǎo)致滅火效率低下。為提升滅火效率，主要采用自上而下滅火思路的設(shè)計(jì)理念，在高層建筑頂部設(shè)置可移動(dòng)的滅火裝置，連接位于建筑頂部的消防栓，一旦發(fā)生高層火災(zāi)，滅火裝置快速轉(zhuǎn)移到著火側(cè)，滅火裝置的噴頭可自上而下延伸到著火層，彌補(bǔ)云梯舉高不足問題。由于水流是從高層建筑頂部自上而下流向著火層，降低了供水器材的耐壓強(qiáng)度。

3 滅火裝置設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)采取的方案是：一種塔吊式樓頂微型消防車，包括環(huán)形軌道、微型消防車、塔吊和可卷式消防水帶；在樓房頂上安裝有環(huán)形軌道，微型消防車安裝在環(huán)形軌道上，微型消防車上固定有塔吊，塔吊上設(shè)有可卷式消防水帶和載人箱，可卷式消防水帶的兩端，一端連接在消防栓頭鋁口上，另一端連接載人箱內(nèi)的滅火噴頭，載人箱連接在塔吊上。消防裝置示意簡圖，如下圖。

圖 消防裝置示意簡圖Fig. the schematic diagram of fire extinguishing apparatus

該設(shè)計(jì)的有益效果是：正常情況下，微型消防車安裝在軌道上，載人箱固定在微型消防車旁邊的塔吊位置上。塔吊由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)3部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂和底座等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走4部分。電氣系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號(hào)及照明裝置等，是按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的，且在進(jìn)行滅火時(shí)，塔吊是遠(yuǎn)離火源的。一旦高層建筑發(fā)生火災(zāi)，兩名消防人員及時(shí)到達(dá)樓頂，一名消防員迅速進(jìn)入到載人箱，一名消防員駕駛微型消防車，移動(dòng)消防車，控制塔吊轉(zhuǎn)往火災(zāi)一側(cè)，將載人箱升降到準(zhǔn)確的火災(zāi)位置，載人箱內(nèi)消防員使用滅火噴頭從外向內(nèi)滅火，實(shí)現(xiàn)滅火救援。該滅火裝置一是克服了多棟高層建筑之間道路過窄，大型云梯消防車不能通過，或趕到現(xiàn)場后，因空間有限，大型云梯消防車無法實(shí)現(xiàn)有效支撐的困難；二是克服了云梯消防車云梯高度有限，水壓有限滅火效果不佳的狀況；三是該裝置需要的操作人員較少，配合簡單，它能贏得寶貴的時(shí)間，挽救居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4 結(jié)論

本文探討設(shè)計(jì)了一種高層建筑新型滅火裝置，并且簡要說明了該滅火裝置的操作過程。文中所介紹的高層建筑新型滅火裝置給高層建筑滅火設(shè)備的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了新思路，彌補(bǔ)了云梯消防車因空間狹小使用困難缺陷，但該設(shè)計(jì)需進(jìn)一步改進(jìn)，一是朝著智能化方向改進(jìn)，能夠自動(dòng)識(shí)別火災(zāi)、遠(yuǎn)程精準(zhǔn)控制微型消防車和塔吊移動(dòng)，抵達(dá)著火層、自動(dòng)滅火，以此實(shí)現(xiàn)簡單操作；二是頂部消防栓設(shè)置自動(dòng)啟動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，同時(shí)增加防護(hù)措施，排除低溫、腐蝕等因素干擾，滿足復(fù)雜情況下的滅火需求。