超高层建筑火灾扑救难点和灭火救援战术重点运用分析

李轩

（北京消防总队门头沟支队指挥中心，北京 100010）

1 超高层建筑火灾扑救难点

1）火灾蔓延速度快。高层建筑体积较大且结构多样，内部设置各类管道、孔洞，如垃圾桶、排水井等，易因分隔措施不合理，在火灾状态下发挥烟囱作用，受拔气作用影响，烟雾迅速蔓延，且蔓延速度与建筑高度成正比。据调查，在火势迅猛燃烧阶段，烟气水平蔓延速度在0.5 m/s 左右，竖向速度为3 m/s；当烟雾温度超过500 ℃后，所覆盖区域的可燃物将被点燃，使火势进一步扩大。此外，高层建筑火灾蔓延速度还受风力影响，一般情况下，60 m 高度的风速为12 m/s，100 m 高度的风速为15 m/s。可见，建筑高度与风速具有正比关系，在高楼层起火后，风力为燃烧提供充足氧气，加上热对流作用，使烟囱效应更显著，火势蔓延更快[1]。

2）建筑结构复杂。超高层建筑为了追求功能多样性、外表美观性，常使用复杂结构与高分子建材，火灾发生后产生大量有毒气体，威胁人员安全。因火灾蔓延速度较快，起火层上方通道充满烟雾，烟雾内存在大量有毒气体，且视野模糊，加上复杂的建筑结构，在无形中增加了救援难度，对被困者与救援人员的安全构成威胁。因建筑布局多元化，通道曲折，走廊宽度一般在1.5 m 左右，最多同时通过3 个人，增加了疏散难度；建筑楼层较多，垂直距离较远，人员疏散需要花费的时间较长；建筑内人员密集，在火灾环境下常惊慌失措，易出现踩踏、拥挤状况。

3）有效供水难。一些高层建筑固定消防设施年久失修，日常检查不到位，整体完好率较低，可靠性难以保障，在发生火灾时消防系统运行状态不佳，甚至无法使用，难以为灭火救援提供充足的水源支持；许多大型建筑、综合体的外立面选用玻璃幕墙，机械排烟开窗数量较少，底部设置有进深的裙房，在火灾发生时，外部水带铺设面有限，只能在内部沿楼梯铺设水带，但楼梯形式多样，加上建筑较高，费时费力，很难快速开展救援行动，在移动供水线路创建、供水能力等方面受到限制，进而增加火灾造成的各种损失。

2 超高层建筑灭火救援战术的应用措施

2.1 建筑概况

以某超高层综合体为例，集办公、科研、教学于一体，建筑面积约70 000 m2，总高度为121.5 m，地上27 层，地下3 层，主要危险源为办公桌椅、电气设备过热、电线短路，同时如引燃周围可燃物等，使火灾危险性增加。近年来，无纸化办公全面推广，计算机设备、多媒体教室的应用使可燃物数量增加，在火灾发生时，对灭火救援带来较大影响。以16 层作为典型场所，该层为H 形走廊，以办公室为主搭配一些辅助功能区，设置2 个疏散口，均在筒体中心位置，走廊两侧设有窗户，可将火灾烟气排出[2]。

2.2 火灾场景设置

该建筑自带自动喷淋灭火系统，在场景模拟中采用固定火源形式，火灾增长系数a为0.1091 kW/s2，最大热释放速率为1.5 MW。火灾位置应综合考虑可燃物分布、人员疏散、蔓延等因素影响，选择最可能出现火灾、最易导致火势蔓延、最可能造成严重损失的点位，开展火灾场景模拟分析。该建筑以办公群体为主，电脑、办公桌等火灾荷载较多，选择4 个典型火灾场景，其火源位置分布如图1 所示。

图1 火源位置图

2.3 灭火战术

2.3.1 进攻口选择

该建筑共有2 个疏散口，可将其作为消防人员灭火进攻的2 个入口。在火灾发生后，随着时间推移，危险性也发生变化。根据CO 体积分数可知，2 个进攻入口的CO 体积分数均小于危险临界值的7.0%，且入口2 的体积分数低于入口1，因此，入口2 相对更佳。随着火灾发生时间的延长，2 个进攻入口处烟气层高度开始改变，根据美国NFPA 规定，当烟气层与地面高度低于安全高度时处于危险状态，安全高度的计算公式如下：

式中，h为安全高度，m；H为楼层空间高度，m。

在137 s 后，入口处烟气层高度降低至危险临界值1.9 m，此时危险性较高，待稳定后，入口2 的高度高于入口1，因此，入口2 更适宜进攻。在烟气层上下温度变化方面，2 个入口的温度均低于临界值，但入口2 的温度均低于入口1，说明入口2 更适宜进攻；在能见度方面，当火灾发生600 s 后，两个入口均降低至临界值5 m，且稳定后二者的能见度基本相同。在与火源距离方面，入口2 的距离源于入口1，综合上述结论，进攻入口2 属于最佳选项[3]。

2.3.2 进攻路径选择

在最佳灭火入口确定后，需根据入口与火源间的距离，针对不同路径下的烟气危险参数进行分析，迅速确定最佳进攻路径。在设定火灾场景下，选出2 条进攻路径，如图2 和图3所示。

图2 进攻路径（方案一）

图3 进攻路径（方案二）

在CO 体积分数方面，2 种方案的CO 体积分值均低于危险值的7%，但方案二的数值低于方案一，因此方案二更合理；在烟气层高度方面，当火灾发生120 s 后，2 种方案的烟气层高度均低于危险值，处于危险状态，但方案一略高于方案二，说明方案一更合理； 在烟气层上下温度方面，2 种方案的温度与临界值相比较低，但在温度稳定后，方案二低于方案一，因此，方案二更合理；在能见度方面，当火灾发生600 s 后，2 种方案的能见度均不超过危险值，且基本相同。在进攻路线长度方面，二者也基本相同，综合考虑，选择方案二作为灭火路线。

2.3.3 妥善处理外攻与内攻的关系

在灭火救援战略运用中，先要明确内外攻的主要任务，内功是阻止火势从建筑外部朝内部蔓延，并抑制和消除已经蔓延的火势；外攻则是控制火势向上和周围蔓延，双方应密切配合，避免存在灭火死角、盲点，使建筑内被困人员能被快速发现和救出。高层建筑外墙扑救时应以内攻灭火、 外攻控火为主，通过内外结合，使火势被拦截，最大限度避免火势从外墙进入建筑内部。救援人员应抢先在蔓延方向布置人手，在外攻掩护下发挥搜救人员内攻近战的威力，有效打击火势，避免其进一步蔓延。在内攻灭火期间，每条线路的进攻组至少2 组，且每组人数至少3 人，在进入火场时应佩戴安全防护装备，根据空气呼吸器的使用情况，在规定时间内必须返回。在火灾战斗中，内攻近战便于火场分隔，将火灾覆盖区逐层分隔和消灭，为后期围歼创造条件。扑救时还要不断侦察火情，掌握火势蔓延方向，动态调整灭火力量，并确保供水充足[4]。

2.4 救援战术

1）合理选择作战阵地。先将封堵安全出口的火势扑灭，逐层搜救被困人员，组织攻坚力量，确定进攻起点层，该层通常是在着火层下方的1～2 层，不但是进攻的起点，同时也是指挥所、人员集结点。对于高层建筑来说，主楼梯是人员出行的重要通道，通常不防烟，但消防人员可先进入起火层下方1～2 层，将其作为前沿阵地，再在水枪掩护下，强行进入着火层灭火和救援。

2）采取登高救援。高层建筑物顶层一般设置屋顶退台，专门为消防救援而设计。消防人员可借助屋顶退台增加逃生通道，利用登高消防车让人员通向屋顶，减少疏散压力。对于楼层较低的火灾点，消防人员可通过登高消防车进入建筑内部，救援已经进入屋顶退台的被困人员。

3）正确使用撤离战术。在正式灭火救援之前，需做好撤离战术准备工作，科学设定撤离信号与路线。因火灾对象不同，撤离时机也有所区别，当建筑物出现结构变形、重质油品发生喷溅征兆、石油化工燃气设备出现爆炸征兆时，指挥人员应果断下达“撤离”指令。在接到撤离指令后，全体救援人员需坚决服从，做到从容镇定、有条不紊。因超高层建筑楼层众多，灾害现场范围较大，或存在其他复杂情况，消防指挥人员在发布撤离指令后，一些消防员可能无法准确及时地接收指令。对此，指挥员应充分了解参战人员部署情况，待完成撤离后，将队伍紧急集合，清点人数，确认参战人员是否全部到位，如若有人未能撤离，应派遣专人开展救援。

3 结语

综上所述，当前国内超高层建筑物数量众多，火灾事故时有发生，对灭火救援提出更高要求。在救援战略部署中应结合建筑结构，准确定位进攻点与路径，并由外攻、内攻密切配合，全面控制主要安全出口的火势，再逐层搜救被困人员，疏散至安全地带，最大限度减少伤亡损失。在救援结束或情况危急的情况下发布撤离指令，参战人员需相互掩护，避免坠落物砸到或跌倒，在保障自身安全的前提下，取得良好的救援成果。