高层建筑起火扑救难题

本文来自微信公众号：瞭望智库（ID：zhczyj），作者：崔赫翾，原文标题：《世界未解难题！家住15层以上，着火没得救？》，头图来自：视觉中国

8月27日16时许，辽宁大连金普新区凯旋国际大厦发生火情。事发大厦是一栋公寓楼，在住共419户、818人。过火时楼体多处不断冒出浓烟，不时有坠物掉落。

火灾发生后消防部门派出24个消防站、多辆消防车和366名消防员赶赴现场进行救援，外部采用高喷车进行灭火，经多方力量紧急救援，历经7个多小时，凯旋国际大厦火势被扑灭，所幸无人伤亡。

9月10日下午，金普新区召开“8·27”火灾善后处置工作最新进展新闻发布会，披露起火原因初步确定为电器故障引发火灾，火势在突破窗口后引燃B座外幕墙铝塑板和保温材料，造成火势蔓延扩大。此前有媒体报道，涉事的金普新区凯旋国际大厦曾多次因消防通道安全隐患问题被投诉。

体量庞大、功能复杂、人员密集、危险源多的高层建筑，给火灾防控和灭火救援带来巨大压力与挑战。

如何做到防患于未然？高层建筑发生火灾时，如何最大限度地避免或减少人员伤亡和财产损失，是我们需要研究的重大现实课题。

一、高层的梦魇

2009年2月9日，一颗礼花在央视新址上方炸开，五彩斑斓的高温星体划过天际后却没有归于平静，一部分落入央视新址文化中心主体建筑顶部的擦窗机检修孔内，点燃了可燃的防水层、保温层。火刚烧起来的时候，只是冒黑烟，没过几分钟，明火越烧越大，最后完全失控。

2009年2月9日晚，央视新址北配楼发生特大火灾  摄影：陈美群

2010年，另一场大火席卷了上海静安区的一栋高层教师公寓，大火熊熊燃烧四个小时之后被扑灭，导致58人死亡。

当时，火势以超乎人们想象的速度迅猛蔓延，这座28层高的大楼很快整栋都燃烧起来。

这场火灾不仅消防车紧急出动，警用直升机也参与了高楼救援。但因为现场浓烟太大，直升机无法靠近大楼，原本考虑将楼内居民从楼顶通过直升机疏散的计划没能实现。有些消防战士只能从直升机上空降至楼顶探清火情。

救援的困难在于云梯难以到达20层以上，20层以上火势难以控制。从周边高楼向该楼喷射的水因压力不足灭火效果不佳。

2011年的除夕夜，沈阳皇朝万鑫国际大厦发生大火，火灾原因是燃烧鞭炮引燃建筑保温材料，导致火灾快速蔓延。

沈阳市消防指挥中心调集周边铁岭、本溪、抚顺等城市上百辆消防车紧急救援。但是“楼太高，消防队员的水枪高度不够，水和泡沫打不上去”。几台云梯车升到最高点，也只能将水打到六七十米高，而国际大厦的B座公寓高达152米。

高层起火扑救难题不仅困扰着中国。1980年，美国27层的米高饭店发生火灾，烧死84人，烧伤679人。在上世纪，韩国首尔也发生过22层的“大然阁”旅馆火灾，旅馆二楼咖啡间的液化石油气瓶爆炸起火，很快全楼变成一座“火塔”，大火烧了9个小时，烧死163人，烧伤60人。

二、世界未解难题

在我国，高层建筑的标准为，住宅建筑的层数大于10层，其他民用建筑和工业建筑的高度大于24米。建筑高度大于100米的民用建筑为超高层建筑。

上世纪50年代，我国开始高层建筑的自行设计与建造。1959年北京建成了一批高层公共建筑，如14层的民族饭店、16层的民航大厦。60年代，27层高87米的广州宾馆在广州拔地而起。

到了70年代，北京、上海、广州陆续兴建了高层办公楼与旅馆。1975年，北京建成了前三门一条街高层住宅群，从此高层住宅迅速被推广开来，成为我国高层建筑中数量最多的类型。

近几年，随着我国城市高速发展，不仅是高层建筑，超高层建筑也屡见不鲜。目前，中国超高层建筑已经占全世界6成以上，并已经连续第23年保持着200米以上建筑最高产的地位。

但是随着楼层的增高，高层火灾救援的难题也映入了人们的眼帘。高层起火，为何难以施救？

第一，高层着火火势蔓延更快。

从当前角度看，高层建筑多是综合性建筑，整体内部设计的结构非常复杂，特别是功能设计上，建筑中竖井数量不少，电梯间、排风管、楼梯间等空间狭小。火灾在进行垂直方向的蔓延时，速度会远远超过横向。

根据测算，初期火灾，烟以每秒0.3米的速度进行水平扩散，但是，随着火势的不断加剧，速度会达到每秒3米的速度，是火灾刚开始时的十倍以上。由此看，100米高的建筑发生起火，火灾烟气会在30秒内迅速到达高层最顶端。

第二，救援工具作业能力有限。

目前，高层建筑火灾救援主要设备为登高车，但国内消防登高车高度通常在50米左右，通常能达到15层的高度，国内最高的登高车一般为101米。同时高度越高对作业及行驶要求也越高，并使其通过桥梁、隧道以及窄弯处的行驶难度加大。

高层建筑防火，基本靠楼内先进的消防设施、精良的日常保养维护，而一旦起火，楼外施救极其困难。这时候，消防官兵主要靠室内消防设施及随身携带设备进行扑救。但这也出现一个难点，就是水带压力受限。

当高层建筑内部给水系统发生故障、水泵接合器损坏不能正常使用时，需要采取沿楼梯铺设水带或垂直铺设水带的方法进行火场供水。高层建筑高度越高，供水压力越大，现有的普通低压水带通常会因为压力过大发生爆裂，或出现水打不上去的现象，对火灾扑救十分不利。

此外，现有强臂破拆车最大工作高度仅18米，超出这一高度只能靠人工，破拆难度大。

第三，高层起火后，环境复杂，疏散难。

高层起火后烟雾弥漫，能见度低，普通电梯受烟火入侵不能使用，消防电梯载人容量有限，难以满足被困者的疏散需要，容易造成被困人员的恐慌。此时，就算是救援人员，也难以迅速找到起火点，在建筑平面功能结构复杂的情况下，火场通讯死角、盲区较多，火场内部与外部联络容易出现通讯不畅。

高层中使用的玻璃墙也十分容易破碎，玻璃的碎渣将会极大影响救火队员的施救效率，使得整体的救援进度大大地降低。尤其是供水带，十分容易被玻璃碎片划破。

第四，建筑中的易燃材料。

高层建筑设备众多，用电负荷大，配电线路多，可燃物多、火灾负荷大。其中，不合格的材料也是导致火灾发生的原因。央视新址的火灾是有关人员违法燃放烟花引燃施工过程中的易燃材料，再加上外墙装饰工程及幕墙工程中使用不合格的B3级挤塑保温板，导致火灾进一步扩大。

还有一些建筑设计上的“擦边球”也影响火灾救援。目前一些高层建筑没有按照国家相关政策和规范进行施工和设计，有些建筑物为了节约消防成本，偷工减料，私自改造设计和减少建筑中必备的消防系统，埋下了消防隐患。比如消防栓的配备不齐全，通道没有设置通风口等等。

三、防患于未然

当扑救成为难题，我们应该如何防患于未然？

通过翻阅大量高层起火的案例，我们发现，由于建筑外墙外保温隔热材料的耐火性能不够，而导致火灾发生的情况屡见不鲜。

由此可见，建筑外墙外保温隔热材料的防火性能，对于建筑工程的消防安全至关重要。

为什么需要保温层？因为保温层不仅仅起到隔热保温的作用，它还可以保护主体结构。由于保温层置于建筑物围护结构外侧，缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力，有效提高了主体结构的耐久性，建筑物寿命得以延长。

在我国，建筑材料按燃烧性能划分为4类：

A级为不燃材料。然而由于成本高，在市场上A级保温材料其实很少，只有玻璃棉、岩棉板、泡沫玻璃、玻化微珠几种。

B级保温材料中的B1级是难燃，B2级是可燃，B3级是易燃。B1级比较常见的是经过特殊处理加了阻燃剂的EPS/XPS保温板等，有较好的阻燃作用。

B2级多见为EPS膨胀聚苯泡沫保温板与XPS挤塑板。这种材料虽然有一定的阻燃作用，但在空气中遇明火或在高温作用下会立即起火燃烧，易导致火灾的蔓延，还会释放有毒气体，是近年来很多火灾的罪魁祸首。

B3级多见为聚苯泡沫为主材料的保温材料，无任何阻燃效果，极易燃烧，火灾危险性很大。

在央视新址大火的几个月后，2009年9月，公安部在历史上首次发布民用建筑外保温防火问题的条文——46号文件《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，明确规定，民用建筑外保温材料的燃烧性能不应低于B2级。至此B3级保温材料在建筑工程中被彻底废除。

接下来，上海教师公寓与沈阳皇朝万鑫大厦的火灾以及这期间此起彼伏的小型火灾事故，更是催生了我国史上最严厉的建筑保温材料防火规定。

2011年3月，公安部下发公消65号文件《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》，规定从严执行46号文件提出的外保温材料燃烧性能应为A级，并且把外保温材料的燃烧性能纳入消防审核的范围，加强施工过程中的消防管理。

在公消65号文件的高压下，A级保温材料开始被大量使用，岩棉板、FTC保温砂浆等被大量推广。

不过，建筑保温行业中的大部分企业认为65号文件的规定过于严苛，65号文件中提出的A级材料标准，不仅会导致成本增加，而且材料毒性也会增强，况且无机材料脆性的特征，致使其拉拔强度不足，吸水率高易开裂。

部分城市对建筑工程外保温材料从设计到施工都进行了更改，但也有很多城市同意在对原设计使用的B2级可燃材料进行防火性能改进并达到B1级难燃材料标准后，可继续施工，更有一些项目因找不到合适的保温材料，处于停工观望状态。

而且，由于很多地方采用B1、B2材料也是不合格，有的建设单位索性采用更次的B3级保温材料以次充好。各种各样的问题让当时的外墙保温材料行业尤其混乱，很多隐患就是在那个时候留下的。

2012年12月3日，公安部消防局下发《关于民用建筑外保温材料消防监督管理有关事项的通知》（350号文件），决定取消执行65号文件。但国家层面对保温材料的生产和使用，一直都维持着比较严格的标准。

比如，建筑设计防火规范第6.7条规定，建筑的内、外保温系统，宜采用燃烧性能为A级，即不燃性的保温材料，不宜采用B2级保温材料，B2级保温材料虽然是普通可燃材料，但如果要使用，还需采取严格的构造措施进行保护。

这几年来，全国各地也有不少外保温改造的新鲜尝试，比如上海就在高层建筑的楼顶安装了喷淋系统；有的高层建筑的保温系统采用的是B2级以上的保温材料，同时设置防火隔离带，从材料和构造上同时着手。

也有业内人士指出，对技术成熟、已经取得市场认可的新材料要尽快推广使用。国家还应对研发和生产外墙保温新材的企业给予政策鼓励和资金支持，推动形成行业争先研发创新的良好态势。

四、消防“黑科技”

人工智能时代，各种技术在消防行业中的实际应用，也成为智慧消防建设过程中必不可少的一环。

在阿联酋阿布扎比举行的2019年国际防务展（IDEX 2019）上，Colosuss消防机器人隆重亮相，受到了广泛关注。Colossus是由位于法国的UGV制造商Shark Robotics公司制造的通用技术支持机器人，旨在协助地面部队和消防员在危险区域执行一系列任务，如灭火、设备运输、医疗后送和侦察等。目前正服役于法国陆军的巴黎消防大队（BSPP）以及其他国家的消防和救援服务部门。

在我国，科研人员将导弹与灭火器相结合，制造出一款专门用来灭火的导弹。导弹灭火的创意萌芽于2009年2月央视北配楼那场惊心动魄的大火。“由于起火点太高，缺乏有效的扑救手段，人们只能眼睁睁地看着央视159米高的大楼变成一个大火球”，中国航天科工二院的设计师至今仍记得当年的场景。

“我们的导弹面对世界上最强悍的敌人都不退缩，能不能跨界研发高层楼宇灭火系统？”这个想法一出而不可收，从2010年立项开始研发，历时4年多时间，导弹灭火消防车被研发了出来。

这种消防车可一次性携带24发联装灭火导弹，每枚导弹内含有3.6公斤的高效灭火剂，发射高度可达300米，射击距离达到3公里。我们平时常见的消防车体型庞大，在堵塞的城市中穿行并不容易，而且必须要到达着火地点才能发挥作用。而导弹消防车便捷灵活，使用时操作简单，不需要其他辅助资源。

除了灭火导弹车，近年来无人机也被应用到高层灭火中。曾经，人们想过在直升机上安装空中水炮，从高空直接喷水灭火。但直升机的缺点在于，水箱容量比较小，而且烟雾容易遮挡视线，大风、烟尘会影响飞行安全。

通过给无人机搭载特殊的灭火导弹，可精确、快速地将高层建筑等急难险重处的火源扑灭，将灾情损失降到最低。

在具体扑救过程中，以下方面的配合也非常重要：

一是改善火灾现场通信状况。消防队一线指战员作战时的通信联络方式，主要还是利用手持台、车载台。基地台等。在高层建筑中，这些设备的无线电电磁波遇到混凝土中的钢筋等其他金属物体时，会使钢筋内产生交变感应电流，进而形成交变磁场，从而减弱了无线电电磁波的传播。此外，目前对讲机防爆、隔爆、防水的功能尚较为欠缺。

为确保火场通讯畅通和战斗指令的上传下达，在采取必要的防水措施的同时，尽可能配备与消防头盔配套的便捷实用的通讯设备。考虑火场通讯盲区对于火场通讯的影响，可利用建筑内部的插孔电话，通过消防控制中心与前方战斗小组进行有限联系，必要时也可考虑通过通信指挥车在现场架设转信台，确保火场通讯畅通。

二是全面保证水源与水压。高层建筑起火，要合理利用好高层自带的消防水源，就地取材，及时快速进行灭火救援，消防车水源也要就近，避免远方取水，影响到救援的速度。要保证高层建筑水源的供应，避免出现间断或者不足，影响到救援效果。在水源够用的基础上，还需要考虑水压，如果水压不足，也起不到救援的作用。良好的水压能保证泵压，这样水枪才能够正常操作。水源、水压问题在很大程度上影响救火行动成败。

此外，消防验收也要从严把关。在高层建筑消防审核验收时，要加强对高层建筑的消防通道、登高面的从严把关，在力争达到高规要求的基础上，尽量提高标准。在消防验收的时候，必须安排登高车到场实地展开救援演习，要求登高车在各种不利情况下都能达到设计允许的范围。

参考资料：

1.从防火问题的视角谈建筑外保温材料的历史与未来丨山西建筑，2018年5月，第44卷，第13期；

2.火灾调查员揭开央视新址大火是如何着起来的丨北京晚报，2010-07-05

3.浅议当前高层建筑火灾扑救难点及解决对策丨城市建筑，2017；

4.导弹灭火消防车：针对城市高楼火灾丨专用车与零部件，2015-06

本文来自微信公众号：瞭望智库（ID：zhczyj），作者：崔赫翾