轟燃對建筑室內(nèi)火災(zāi)滅火救援的影響

轟燃對建筑室內(nèi)火災(zāi)滅火救援的影響【摘要】：在室內(nèi)轟燃研究理論基礎(chǔ)上，簡要介紹了轟燃的定義和轟燃判據(jù)，并結(jié)合建筑火災(zāi)實際情況，分析了因轟燃引起的室內(nèi)火災(zāi)中滅火救援難點問題，根據(jù)轟燃的特點，提出了應(yīng)對此類火災(zāi)的滅火救援對策，為消防部隊處置室內(nèi)轟燃火災(zāi)提供參考。【關(guān)鍵詞】：消防；建筑火災(zāi)；轟燃；滅火救援一、引

言轟燃是室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過程中的一種特殊燃燒現(xiàn)象。室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后，若具備合適的燃料和通風(fēng)條件，就可能發(fā)生轟燃。轟燃一旦發(fā)生，室內(nèi)所有可燃物會在極短時間內(nèi)同時全面著火，室內(nèi)整個空間都充滿火焰，可燃物燃燒速率和室內(nèi)溫度急劇上升，并且室內(nèi)會產(chǎn)生大量有毒煙氣，氧氣濃度也隨之急劇下降。這些都會使室內(nèi)人員受到嚴(yán)重威脅，也給消防滅火救援帶來極大困難。國內(nèi)外發(fā)生的很多建筑火災(zāi)事故中，轟燃就是造成嚴(yán)重人員傷亡和財產(chǎn)損失的元兇，如新疆克拉瑪依友誼館火災(zāi)、洛陽東都商廈火災(zāi)、吉林中百商廈火災(zāi)、英國布拉德福市足球場火災(zāi)和皇家十字地鐵車站火災(zāi)。因此，結(jié)合轟燃的特點和危害性，分析轟燃對建筑火災(zāi)中滅火救援工作造成的難點問題，有針對性的加強(qiáng)對室內(nèi)火災(zāi)的控制，對于提高消防部隊滅火救援工作效率具有重要意義。二、轟燃及相關(guān)研究（一）轟燃定義NFPA921中轟燃定義為：室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展的一個過渡階段，熱輻射作用下的所有可燃物在轟燃時幾乎同時著火，火焰迅速在室內(nèi)所有物體傳播蔓延，室內(nèi)形成一片火海。轟燃的發(fā)生是火災(zāi)失控發(fā)展的危險信號，產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈺ㄖY(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，強(qiáng)大的破壞力往往造成惡性死傷事故和巨大財產(chǎn)損失，極易造成群死群傷事故與巨額財產(chǎn)損失，也是火災(zāi)即將向臨近區(qū)域蔓延的重要標(biāo)志。目前對轟燃還沒有統(tǒng)一的定義，比較常用的三種：（1）室內(nèi)火災(zāi)由局部火向大火的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變完成后，室內(nèi)所有可燃物表面都開始燃燒；（2）室內(nèi)燃燒由燃料控制向通風(fēng)控制的轉(zhuǎn)變；（3）在室內(nèi)頂棚下方積聚的未燃?xì)怏w或蒸氣突然著火而造成火焰迅速擴(kuò)展。（二）轟燃判據(jù)及預(yù)測室內(nèi)火災(zāi)是一種受限空間內(nèi)的燃燒，是建筑火災(zāi)的主要形式，將發(fā)生轟燃的條件量化為可以測量或計算的物理量是一件極為困難的事情?，F(xiàn)在應(yīng)用最多的三個轟燃判據(jù)為：（1）室內(nèi)接近頂棚熱煙氣溫度超過600℃；（2）室內(nèi)地板平面輻射熱通量超過20kW/m2；（3）通風(fēng)口有火焰噴出。以上判據(jù)都源于火災(zāi)實驗觀察結(jié)果，雖然具有一定局限性，但可以作為判定轟燃的參考標(biāo)準(zhǔn)。對轟燃的預(yù)測方法，不同的研究者提出了不同的溫度和熱通量判據(jù)。V.Barauskas、McCaffrey、Quintiere、Harkleroad、Thomas等分別提出了基于熱釋放速率預(yù)測轟燃的經(jīng)驗公式。此外，武警學(xué)院陳愛平教授將內(nèi)襯材料的熱慣性因素引入考慮，基于McCaffrey的方法提出了轟燃綜合預(yù)測法；B.Hagglund等建議采用臨界轟燃燃燒速率預(yù)測轟燃；J.G.Quintiere等提出采用臨界轟燃燃料面積預(yù)測轟燃；S.R.Bishop根據(jù)經(jīng)典熱爆炸和非線性熱動力學(xué)理論溫度微分方程特征值預(yù)測轟燃等。這些預(yù)測方法的實用性和精確性還有待改進(jìn)。三、轟燃對室內(nèi)火災(zāi)滅火救援的影響（一）轟燃時間預(yù)測困難，影響滅火救援決策消防部隊在轟燃前到達(dá)現(xiàn)場，如果未及時預(yù)測和偵察到轟燃，急劇升高的溫度和噴出火焰會對消防隊員造成傷害。消防官兵到火場后，沒有人能夠準(zhǔn)確預(yù)測是否會發(fā)生轟燃和什么時候發(fā)生轟燃。有些火災(zāi)，消防員內(nèi)攻進(jìn)入室內(nèi)的瞬間就可能被卷入火海中，而有些火災(zāi)，在滅火救援進(jìn)行過程中突然轟燃，也有的至滅火戰(zhàn)斗結(jié)束也不發(fā)生轟燃。如何在火場快速判斷轟燃發(fā)生的可能性及時間，仍是一線消防指揮員的一個難題。而目前對轟燃的預(yù)測研究多限于學(xué)術(shù)理論方面，并沒有便于在滅火救援現(xiàn)場操作的轟燃預(yù)測儀器或技術(shù)手段。指揮員只能依靠個人積累的滅火經(jīng)驗，對轟燃的感官印象及火情偵查情況進(jìn)行初略判斷，容易導(dǎo)致現(xiàn)場決策低效率、低質(zhì)量，甚至做出錯誤的決策，造成不必要的人員傷亡和財產(chǎn)損失。（二）火場溫度高，滅火進(jìn)攻困難室內(nèi)發(fā)生轟燃后，火勢突然猛漲，進(jìn)入全面燃燒階段，產(chǎn)生的高溫能達(dá)到1000℃左右。有關(guān)研究表明，對于沒有任何保護(hù)的皮膚，只要暴露在137-160℃的環(huán)境中就會造成嚴(yán)重傷害。撲救建筑火災(zāi)最有效的滅火措施是內(nèi)攻，而轟燃產(chǎn)生如此的高溫會對消防員產(chǎn)生強(qiáng)烈的烘烤，加上可能從門窗噴出的火焰和高溫?zé)煔猓狸爢T很難近距離滅火，內(nèi)攻更加危險、艱難。如滅火中水槍掩護(hù)不充分，個人防護(hù)不周全，還會危及消防員人身安全。同時由于轟燃中可燃物不完全燃燒會產(chǎn)生大量有毒濃煙和氣體，降低了火場能見度，更加難以發(fā)現(xiàn)較隱蔽的火勢威脅，影響了滅火效率。（三）室內(nèi)充滿煙氣，搜索救援難度大轟燃發(fā)生前，大量積聚的濃煙和高溫會迫使消防員將身子放低，彎腰或匍匐前進(jìn)，在搜索被困人員時行動不便，效率低下。此外，室內(nèi)積聚的濃煙具有較強(qiáng)的減光性，室內(nèi)能見度很低，對偵查和搜救非常不利，受困人員也無法自行安全疏散，消防員也有誤入危險區(qū)域和迷路的危險。轟燃后轉(zhuǎn)為全面燃燒，燃燒更為猛烈，無法深入開展室內(nèi)救援，而由于燃燒速率急劇增長，因燃料不充分燃燒會產(chǎn)生大量有毒氣體如：CO、H2S、HCL、SO2等，導(dǎo)致被困人員中毒、窒息，消防滅火救援時間更加緊迫，人員疏散更加困難。（四）建筑受高溫烘烤，結(jié)構(gòu)有倒塌危險室內(nèi)轟燃發(fā)生后，釋熱速率急劇增大，溫度急劇升高，達(dá)到500℃-600℃的高溫，最高可達(dá)1000℃左右，建筑構(gòu)件的強(qiáng)度在高溫、強(qiáng)烈熱輻射作用下會下降?；炷猎诟哂?00℃溫度作用下抗壓強(qiáng)度線性下降，超過600℃時抗拉強(qiáng)度基本喪失，在900℃左右時抗壓強(qiáng)度下降到常溫時的10%；鋼結(jié)構(gòu)雖不燃燒，但在火災(zāi)高溫中強(qiáng)度會迅速下降，500℃左右時全負(fù)荷鋼結(jié)構(gòu)就會失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性，600℃其強(qiáng)度下降2/3，進(jìn)而結(jié)構(gòu)發(fā)生變形引發(fā)倒塌。因此轟燃撲救過程中，建筑結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生局部倒塌甚至整體坍塌，使室內(nèi)人員受到威脅，影響消防救援工作。（五）火焰易竄出蔓延，控制火勢難度大室內(nèi)具備轟燃條件時，可能在著火3-10min后就會發(fā)生轟燃，消防隊趕赴火場后可能已經(jīng)發(fā)生轟燃，火災(zāi)發(fā)展至猛烈燃燒階段，第一出動力量如對火災(zāi)形勢估計不足，到達(dá)火場后往往控制不住逐漸增長蔓延的火勢。此外，轟燃后伴隨著噴出火焰和飛火，能沖出著火房間，造成火勢蔓延。而且轟燃產(chǎn)生的強(qiáng)烈輻射熱也對臨近可燃物形成威脅，強(qiáng)輻射熱也是火勢向上層和四周擴(kuò)散蔓延的主要原因。四、預(yù)防和控制轟燃的滅火救援對策（一）全面?zhèn)刹榛鹎?，注意轟燃征兆在處置建筑室內(nèi)火災(zāi)時，應(yīng)全面?zhèn)刹榛鹎?，快速掌握起火房間位置、火勢大小、人員被困情況、室內(nèi)可燃物數(shù)量與類別、建筑結(jié)構(gòu)特點、周圍毗鄰建筑情況等，尤其對于通風(fēng)不好且室內(nèi)可燃物數(shù)量較多時，應(yīng)提高警惕，密切監(jiān)視，謹(jǐn)防轟燃突發(fā)造成惡性事故。為延緩或避免可能發(fā)生的轟燃，到場后應(yīng)確保室內(nèi)自動噴水滅火系統(tǒng)動作，盡量為后續(xù)滅火與人員疏散救援爭取時間。同時應(yīng)派安全員密切注意轟燃發(fā)生征兆，轟燃的警報信號主要是高溫輻射、“閃燃”和“白煙”。有條件進(jìn)入室內(nèi)偵查時，如發(fā)現(xiàn)室內(nèi)煙氣溫度較低，則轟燃可能性不大，應(yīng)及時出開花水冷卻；如消防員進(jìn)入后，明顯受到高溫烘烤，熱煙氣層不斷變厚，表明有轟燃危險，應(yīng)及時撤離至外圍控制火勢。同時，消防員進(jìn)入室內(nèi)時，還應(yīng)密切關(guān)注是否有濃煙從門窗翻滾、溢出，或則濃煙中夾雜有較小火焰和閃燃現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這些征兆，則說明此房間具有轟燃的危險。（二）準(zhǔn)確迅速，疏散搶救人員轟燃具有一定突發(fā)危險性，消防部隊到達(dá)火場后，人員搶救時間非常有限，在迅速掌握火情和人員被困情況后，積極做好冷卻防護(hù)同時，立即組織精干人員成立搜救小分隊，展開人員疏散和救援。進(jìn)入室內(nèi)救援前，應(yīng)根據(jù)人員被困位置和數(shù)量，確定好各小組任務(wù)，定好一次作業(yè)時間、緊急情況聯(lián)絡(luò)方式和撤離路線。每個搜救人員都應(yīng)穿好滅火服，必要時穿防火服，佩戴空氣呼吸器，在水槍跟進(jìn)掩護(hù)中小心進(jìn)入。搜索時2人或3人一小組，協(xié)同搜尋，盡量靠墻前進(jìn)，彎腰或則匍匐行進(jìn)，能見度太低時要利用導(dǎo)向繩保護(hù)，防止在濃煙中迷路，并密切注意火情變化，隨時做好緊急撤離準(zhǔn)備。在搜救中注意檢查門窗附近有無昏迷人員，當(dāng)室內(nèi)煙氣溫度過高時，不能進(jìn)入火場內(nèi)部太遠(yuǎn)，嚴(yán)格按照作業(yè)時間行動，按時返回。如果趕到火場轟燃已經(jīng)發(fā)生，不要盲目進(jìn)入室內(nèi)，應(yīng)先設(shè)法進(jìn)行通風(fēng)散熱，控制火勢，適當(dāng)破拆開辟救人通道，待火勢稍減再內(nèi)攻滅火救援。（三）噴霧冷卻稀釋，適時通風(fēng)散熱轟燃前和轟燃后都要出槍射水，如能直接對火源射水，可有效降低火源熱釋放速率，降低火焰區(qū)溫度，能延遲或抑制轟燃發(fā)生。但區(qū)別于普通建筑火災(zāi)，轟燃火災(zāi)處置中水槍的射流形式、射水部位都有特殊要求。對于轟燃火災(zāi)，室內(nèi)煙氣層很厚，可燃?xì)怏w濃度大，如果僅用直流水冷卻滅火，可以對火焰區(qū)起到降溫作用，對未燃材料起到潤濕和減緩熱分解作用，但對熱煙氣層效果不明顯，所以射水直擊火源的同時還需要開花水或噴霧水對熱煙氣層實施稀釋、冷卻。向熱煙氣層噴水霧一方面可以降低煙氣溫度，減小熱煙氣的熱輻射，另一方面水霧滴吸熱汽化后可以稀釋可燃?xì)鉂舛取，F(xiàn)在大多室內(nèi)頂部有易燃裝修材料，還要注意向屋頂和墻壁射水冷卻。撲救轟燃火災(zāi)時，還要注意適時通風(fēng)和排煙，李晉等研究發(fā)現(xiàn)在增大房間送風(fēng)量，轟燃時間提前，穩(wěn)定送風(fēng)量并加大排煙量時，轟燃不發(fā)生。杜蘭萍等研究表明，燃料一定時，排煙量與送風(fēng)量之比大于某定值就不會發(fā)生轟燃。送風(fēng)可通入新鮮空氣，排煙可減少熱煙氣濃度，有利于室內(nèi)散熱，所以在轟燃前采取合理通風(fēng)排煙措施，比如打開門窗、啟動機(jī)械排煙裝置等都有利于滅火救援。但對于通風(fēng)的時機(jī)和通風(fēng)量的大小，指揮員一定要正確把握，對于已經(jīng)充滿濃煙的高溫密閉的房間，謹(jǐn)防因開門通風(fēng)引起回燃。（四）小隊突擊，內(nèi)攻滅火通常對建筑火災(zāi)最有效的滅火措施就是內(nèi)攻，直擊火點，消滅火勢。轟燃火災(zāi)由于高溫、強(qiáng)輻射、室內(nèi)熱煙氣濃、建筑有倒塌風(fēng)險等特點，應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇內(nèi)攻時機(jī)，把突發(fā)險情的危害降到最低。在仔細(xì)偵查火情，掌握火勢發(fā)展態(tài)勢后，確保無轟燃發(fā)生危險征兆，比如：觀察門窗有無濃煙翻滾或閃燃，著火房間門把手是否很熱，室內(nèi)煙氣是否有明顯的烘烤灼熱感等。同時還應(yīng)確保建筑沒有倒塌危險，內(nèi)攻進(jìn)入時以精干小組為單位，做好安全防護(hù)和掩護(hù)，交叉掩護(hù)前進(jìn)，注意避開吊頂、高熱區(qū)等危險，遇有緊急情況，立即撤離。內(nèi)攻應(yīng)量力而行，火勢太過猛烈時，不能勉強(qiáng)內(nèi)攻，應(yīng)先控制住火勢，增援力量到達(dá)或兵力相對火勢具有一定優(yōu)勢時再內(nèi)攻滅火。（五）重點監(jiān)護(hù)，防止倒塌和火勢蔓延轟燃產(chǎn)生的高溫對建筑構(gòu)件和結(jié)構(gòu)有巨大破壞作用，滅火過程中，要對建筑承重構(gòu)件加強(qiáng)冷卻保護(hù)，并應(yīng)指定人員密切注意建筑破壞情況，一旦有倒塌危險就及時撤離。對于著火時間較長的建筑，冷卻承重構(gòu)件時，避免用沖擊力過大的直流水直接向構(gòu)件射水，盡量用開花水均勻冷卻降溫，防止高溫的混凝土在水流沖擊和冷卻作用下開裂，強(qiáng)度下降。此