火灾中建筑倒塌事故灭火救援研讨

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  【摘 要】分析火灾中建筑倒塌事故的特点和原因,阐述公安消防部队在开展建筑灭火救援行动时,应采取的正确战术原则和预防建筑倒塌事故的对策,为消防部队在救援时尽可能减少伤亡提供参考。
  【关键词】建筑倒塌;特点;原因;火灾扑救;对策
  【中图分类号】X932
  【文献标识码】A
  The fire in the building collapse accident rescue research
  Peng Zhi-gui
  (Guizhou public security fire department headquarters Guizhou Guiyang 556007)
  【Abstract】Analysis of the characteristics and the causes of fire in the building collapse accident, the public security fire troops in building fire rescue, tactical principles and prevention strategies should be adopted in the building collapse accident, fire forces in the rescue as much as possible to reduce the casualties of reference.
  【Key words】Building collapse;Characteristics;Causes;Fire fighting;Countermeasures
  随着社会经济的快速发展,建筑物数量的增加,建筑火灾数量也不断增多。建筑倒塌作为火灾的次生灾害之一,破坏性较强,灾害损失极大,对现场灭火和救援人员的人生安全构成严重威胁,因此,加强对火灾中建筑物跨塌的研究与探讨,积极研究一些行之有效的预测与预防措施,最大限度的减少火灾损失和人员伤亡是当前消防部队灭火救援工作面临新的重要而又迫在眉睫的问题。
  1. 火灾中建筑倒塌的特点
  1.1 具有突发性,人员疏散困难。建筑物在较长时间的烈火烘烤下,发生倒塌前会出现一些征兆,但在火灾条件下,前期征兆一般难以察觉。再加之一些难以预料的因素,建筑可能随时遭到破坏而发生倒塌,且具有突然性,往往在短时间内易造成大量人员被困,逃生难度极大。
  1.2 具有极强的破坏性,易诱发次生灾害。建筑倒塌是整体性的,极易造成建筑内部水、电、气管道、机器设备、办公用品等设施损坏,同时由于倒塌时产生巨大的震动,可能影响周边不稳定建筑的倒塌,诱发次生灾害。特别是周围有易燃易爆场所时,极易引发有毒有害物质泄漏、燃烧、爆炸等严重事故,后果难以预料。
  1.3 人员伤亡重,社会影响大。建筑一旦发生倒塌,其楼梯等逃生设施一般损坏非常严重,内部生存空间小,人员无路可逃,伤亡必然十分惨重,造成的社会负面影响极大。
  1.4 救援人员撤离困难。如果灭火救援战术措施运用不当,在发生倒塌征兆和警报时,在建筑物内的灭火救援人员根本无法在较短的时间内撤离,同时由于撤离的空间和渠道有限,更增加了及时撤离的难度。2003年11月3日,湖南衡阳衡州大厦大火中,指挥员在第二次战斗展开前已设立了安全观察员,约定了撤离信号,但还是致使20名消防队员牺牲。
  2. 火灾中建筑倒塌的原因
  2.1 火灾中的高温破坏了建筑的承重构件。
  (1)在火灾中,建筑材料的性能随着温度的升高会发生很大变化,从而改变建筑构件的强度,不同种类的建筑物在一定时间内会失去承载能力,导致建筑物倒塌。一般来说普通混凝土抗压强度,在400℃以内可以近似认为不变,700℃时约为常温时的40%;建筑中常用的普通钢材的屈服强度,在200℃以内可近似认为不变,550℃时约为其常温时的40%;预应力筋用高强钢材条件屈服强度随温度升高将逐渐降低,到400℃时约为其常温时40%。例如建筑中广泛应用的钢筋混凝土具有较好的承载能力和耐火性能,火灾发生30分钟后,室内温度能达到800℃左右,此时,钢筋混凝土柱的抗拉和抗压强度都会降低;同时柱的四面升温不均匀,发生爆裂,则导致柱体产生挠曲,使其承载力迅速下降;而随着温度的进一步升高.钢筋混凝土梁板的承载力将逐渐下降.直至在没有明显预兆的情况下发生脆性破坏,最终导致建筑物瞬间倒塌。
  (2)此外,建筑构件的强度还与其支承条件、截面形状、是否有非燃性保护层、钢材品种和配筋方式等因素有关。
  2.2 违规设计、违章施工、违规使用。建筑设计不合理或没有按建筑防火规范设计,致使结构整体牢固性差;施工过程偷工减料,采用不合格的原材料,降低了建筑的承重能力和耐火等级;擅自改变建筑物的使用性质,或私自增加建筑层数,增加了火灾荷载密度,增大了火灾危险性。这些因素加大了结构局部或整体倒塌,造成人员伤亡和灭火及人员疏散困难的可能性。
  2.3 荷载过大,超过建筑构件的承重能力。发生火灾时,火灾荷载越多,对建筑承重构件潜在的破坏就越大;救援时,人员逃生,消防员救助等可变荷载的增加,易使建筑内局部荷载超过其承载能力。此外,消防员对建筑内大量射水也会增加楼板的荷载。
  2.4 灭火施救过程中战术运用不合理。灭火过程中,控制消灭着火点不及时,致使火灾时间延长;施救过程中,没有对承重构件实施必要的冷却和加固等,都增加建筑倒塌的可能性。
  2.5 其它因素。一是爆炸。火灾时建筑物内因液化气罐或其他因素引发的爆炸,因其冲击波和震动,破坏建筑物结构,一般民用建筑梁所承载的荷载为4~5KN/m2,楼板所承载的荷载为2~3KN/m2,然而根据国外的试验,室内燃气爆炸所产生的最大压力一般为25~50KN/m2,这一压力足以导致建筑物局部或整体倒塌。二是高温骤冷。钢筋混凝土结构建筑,在高温下遇水急骤冷却时,构件的混土层会发生龟裂或爆炸,严重损害混土与钢筋的粘合力,从而降低构件的抗烧和抗压性能。三是对流冲击。大口径消防炮、消防水枪对承重构件直接冲击,也可能使建筑倒塌。   3. 建筑物倒塌事故的预防对策
  3.1 增强建筑物的耐火性能。
  要做好建筑物坍塌的预防工作,首先应该从源头上预防建筑物的倒塌,即严把质量关,提高建筑构件的耐火性能。建筑物的耐火性能取决于构件的耐火极限,可通过喷涂、包敷、水淋等方法对钢结构进行保护,增强其耐火极限;对钢筋混凝土结构,可加大钢筋保护层厚度来提高建筑构件的耐火极限,提高其耐火性能。
  3.2 采用合理的灭火救援战术。
  在灭火救援过程中,消防水渍会增加结构设计荷载,同时建筑承重构件在受到加热冷却交替冲击下,极易造成失去稳定性而破坏。因此,制定具有针对性的灭火救援战术,既能有效应对事故的发生,也能大大减小消防射水对建筑物的冲击,从而引起建筑物倒塌。
  3.2.1 突出战斗中的侦察。通常火场侦察一般指消防队到场的后的初期侦察,在战斗中往往忽视了。许多建筑物倒塌都是在灭火战斗中出现,所以突出战斗中的侦察是灭火战斗的一项重要内容。战斗中侦察人员一般应由有火场战斗经验的干部战士担任,侦察范围以燃烧面积200m2为界,200m2以下要留专职侦察员;200m2以上要分为战斗段或战斗面,每一个战斗段或每一个战斗面要留专职侦察员。侦察内容:建筑结构是否有变形、墙面是否外鼓、墙体是否有裂缝、是否有异常响声、楼板是否下沉等等。
  3.2.2 合理部署灭火力量,严格控制水枪射流方向和控制位置。水流喷射时,要尽量避免打在高温的砖石、混凝土等结构表面,防止突然的冷却造成结构保护层的破坏,使钢筋直接暴露火中而失去强度,使整个结构破坏,造成倒塌。同时应注意控制灭火用水量及对水的疏通,防止因积水或建筑物内存放货物吸水而增加楼板负荷导致垮塌。
  3.2.3 正确选择水枪阵地,严格控制水枪射流方向和着点部位。在选择水枪阵地时,要严格遵循“便于观察、便于射水、便于转移”的原则,同时要“有利于进攻、有利于撤退、有利于安全”。要以坚固的结构为依托或屏障,如门、窗口外侧、楼梯口平台、阳台等,严禁在柱、梁、非承重墙、屋顶等下面设置水枪阵地。要严格控制水枪射流的方向和着点部位,水流尽量避免落在高温的砖石、混凝土或钢筋混凝土结构表面,防止突然的冷却造成结构表面因收缩开裂,表皮剥落,造成钢筋混凝土结构的保护层破坏,使钢筋直接暴露火中而失去强度,使整个结构破坏。进攻前就要预先划定撤退路线,明确撤退信号,避免盲目,做到有序。
  3.2.4 严格控制内攻人数,并且尽量以班组为单位,统一指挥,严禁私自行动。
  3.2.5 灭火过程中,应疏通建筑物周围路面交通,尽量避免大型车辆通过,而造成建筑结构共振,引发建筑物倒塌。
  3.3 对着火建筑物的不间断侦查。
  (1)建筑物在火灾作用下发生倒塌,就目前技术来说,还很难做出准确的预测,但并不是不可预测的,火灾中建筑物倒塌也应该是有规律可循的。如:钢结构弯曲、门窗变形卡死;墙体砌筑砂浆会因火灾高温而失去粘结力粉化脱落使砌体产生纵向裂缝;梁跨中混凝土保护层出现裂缝、钢筋外露、挠度增大;柱两端混凝土保护层爆裂、钢筋屈服向外凸出、扭曲变形;楼板呈“锅底”形状下沉等等。
  (2)火灾扑救的全过程,应设立外部观察人员观察外部变形情况,配备专业仪器,利用红外线测温仪对建筑物的温度进行实时监测,一旦发现异常情况,应立即上报指挥部,此时,建筑物存在倒塌的危险,应做好应对措施。
  3.4 增设自动消防设备。自动喷水灭火系统可以通过保护承重构件不受高温损伤而在一定程度上有效阻止火灾的蔓延,特别是在学校、医院等人群密集地区,同时也为消防部队争取了大量的灭火救援时间。
  4. 火灾中建筑倒塌事故搜救的原则和方法
  在建筑倒塌事故应急救援过程中,要坚持“救人第一”的原则,必须严格遵循科学、合理、有效的战术原则,采取必要的措施和方法积极施救,才能确保在最短的时间内救出更多的人。
  4.1 搜索与救援时采取的战术原则。
  (1)在建筑倒塌事故现场,指挥员应及时采用“以柱为界,逐片搜索,搜救并举,救人第一”的战术,把事故现场划分为几个试域,各搜索小组分片负责,到场力量由现场指挥部统一调控。既确保充足的救援力量,又避免现场人员过度集中,形成精干、高效、准确、稳妥的搜救机制。
  (2)救援过程中采取“多处并进、多点开花、多种组合、多项并举”的组合式战术措施。多处并进,就是在建筑倒塌现场被困人员还没有完全找到或者已经确定确实没有人员被困的情况下,以倒塌现场为中心,尽可能多地开辟多条作业通道,包围推进,地毯式搜寻,不漏空白点;多点开花,就是在建筑倒塌现场的整个区域,以被困人员为基本救援点,有多少被困人员就设置多少个作业点,形成多点开花的救援态势;多种组合,就是把到场的抢险救援器材装备,按照基本功能进行科学组合,把组合起来的器材装备再进行编组,每个编组都能基本实现切、割、锯、钻、剪、扩、吊升、铲举、牵引、拖拉等功能,使现场器材装备发挥最大效能;多项并举,就是充分发挥每名到场人员的作用,紧紧围绕抢救人命这一中心,全面开展各项搜寻、调查、保护、营救、后送等工作,各方面力量密切协同,有条不紊,提高效率。
  4.2 加强对生存空间的搜索。
  对倒塌建筑边缘、顶部、躯体暴露、浅层的废墟表面的被困者,实施紧急救助后.应加大对倒塌废墟内部存活者的搜寻。在建筑倒塌的废墟内部,总会存在一些空隙或狭小空间,只有被埋压在这些空间的人员才有生还的可能性,所以搜救的重点就是这些生存空间。常见的生存空间有以下四种形式:
  4.2.1 单斜式。即建筑倒塌时,一端失去支撑,另一端有承重墙或立柱等物体支撑,这样倒塌物在靠近支撑物体一侧与地面形成较大空隙,位于该空间的人可能存活,救援时可优先考虑利用。
  4.2.2 “V”字形式。倒塌时,山于楼层中央负荷过重,如笨重家其或大型机器,使楼板中部倒塌,但山于受到周围墙、柱不同程度地牵拉和支撑,能在楼层中央的两侧或四周形成一定空隙,救援时应充分利用,一般救援人员可以采取在墙体上水平挖洞的方法救出埋压人员。   4.2.3 多层间夹式。由于建筑内部多层楼板水平塌落,瓦砾、碎石、砖块、木材等直落地面,各楼板上原来存放的较大且坚实的家具或其他物品起了支撑楼板的作用,从而在倒塌楼板之间形成多个生存空间。建筑发生倒塌时,处于该处的人员,可能存活,应尽量利用。
  4.2.4 无规则式。建筑的承重墙或立柱等结构严重破坏,整个墙壁、楼层或屋顶塌落下来,这种倒塌空隙较小,但在部分支柱和承重墙根部仍可能有不规则的空间,救援时要尽可能的利用。山于这些空间形成的随机性很大,故搜寻比较困难。
  4.3 实施生命搜救。
  通过研究分析国内外经验,对被埋压人员实施生命搜救,常用的方法和步骤如下。
  一是利用差值法确定搜救人员数。用总的被埋压人数减去已被救出的人数,二者之差就是需要实施生命搜救的人数,从而确定被埋压人员的数量。二是询问查看埋压人员的位置信息。通过询问知情人和查看建筑结构草图等方式确定被埋压人员可能所处的区域和部位。三是搜索方法的运用。采用人工搜索、呼喊和敲击、技术搜索或利用搜救犬等方法对被埋压人员进行定位搜索。四是救助伤员。对事故现场抢救出的重、危、急伤员,进行必要的现场急救,初步处理后,再送医院救治。
  4.4 搜救时应注意的问题。
  4.4.1 加强自我防护。注意行动中的安全救援人员要其有充分的风险意识,做好个人防护措施;行动中要采取流水作业,轮番上阵的方式,做好持久战的准备;优先使用固定炮、移动炮等设备远距离实施作战,最大限度地降低救援人员的危险系数;不进人结构松动的建筑内部及受力不均的部位;若事故现场有异常声响、裂缝、震颤、掉浆、局部塌陷等情况,指挥员要及时做出判断,合理选择撤离的最佳时机,以免造成不必要的损失。
  4.4.2 慎用大型机械设备。由于倒塌废墟不稳定,直接使用大型铲车、吊车、推土机、破拆机等机械车辆,易对被困人员的生命安全造成极大威胁。不得已必须使用大型机械设备时,尤其是在起吊、牵引等挪动与被困人员贴身的建筑构件时,切不可轻举妄动,必须采取有效的扩张、支撑等保护措施,确保万无一失。
  4.4.3 重视生命心理救助。注重人性化救援对被困人员采取相对合理的救援方法的同时,要特别注意对其心理安慰和精神鼓励,防止他们悲观急躁。在救援过程中,要选择合适的工其,并对被困者做好安全防护措施,避免造成不必要的伤害。
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