2003年12月第19卷第6期
①
武 警 学 院 学 报
JOURNALOFTHECHINESEPEOPLE'SARMEDPOLICEFORCEACADEMY
Dec.2003
Vol.19No.6
谈地下建筑火灾的特点及预防措施
○李耀明,郝 震
(天津市消防总队,天津 300040)
【摘 要】 结合火灾案例和实验数据,分析地下建筑火灾特点,并有针对性的提出预防火灾的对策。
【关键词】 地下建筑;火灾特点;预防措施中图分类号:D631.6 文献标识码:A 文章编号:1008-2077(2003)06-0027-02 近几年来,随着社会的发展,地下商场、地下铁路、地下旅馆等一大批地下建筑如雨后春笋般涌现出来,给人民的生活带来了许多方便。但由于地下建筑的特殊性,导致其发生火灾后所造成的后果非常严重。本文主要从地下建筑的火灾特点和预防措施进行简要的探讨。
一、地下建筑的火灾特点地下建筑是通过挖掘(明挖或暗挖)的方法而获得的建筑空间,建筑物的外部由岩石、土壤包围着,只有内部空间,不存在外部空间,不像地面建筑有门、窗与大气相通,仅有与地面连接的通道作为出入口。由于地下建筑存在着上述构造上的特点,与地面建筑相比,地下建筑发生火灾时的特点主要表现在以下几个方面:
(一)发烟量大
火灾时的发烟量与可燃物物理化学特性、燃烧状态、供气充足程度有关。在同等条件下,地下建筑发生火灾时一般供气不足(火灾开始时与地面建筑无多大差别),温度开始上升较慢(尤其是固体可燃物火灾),阴燃时间稍长,发烟量大。据美国有关资料介绍:1磅木材,在1250平方英尺的休息室内燃烧,将产生足够的烟量使该房间的能见度减少到只能看到3英尺远(1磅=0.4535kg;1平方英尺=0.305m2)。2.5英两的聚苯乙烯,4英两的泡沫橡胶,1磅的聚氨甲基酸乙酯或1.5品托的煤油与1磅的木材发烟量相当(1英两=28.349g;1品托=0.47341kg液体)。
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地下人防旅馆一间15m的房间,其火灾荷载约25kg m
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(折合木材),在300℃时燃烧发烟量可达1.3×10m。地下工程由于无窗,发生火灾时不像地面建筑那样有80%的烟可由破碎的窗户扩散到大气中,而是聚集在建筑物内。再加上大量新型建筑装饰材料的应用导致燃烧产生多种有毒分解物,危害人员的生命安全。
(二)火场温度高
地下建筑发生火灾时热烟气很难排出,散热缓慢,内部空
①
间温度上升快。多次研究比较表明,地下建筑火灾会较早地出现“爆燃”现象。火灾房间空气的体积急剧膨胀,CO、CO2等气体浓度迅速增加,温度也急剧升高。我国地下建筑先后发生了几十起火灾,都出现过高温现象。如山西某地下仓库,总
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面积2810m,着火后共延烧了41天,火灾温度一直维持在1000℃左右。除库内可燃物烧毁外,混凝土被大面积破坏,局部结构塌方。再如江西南昌老福山地下商场,1987年发生特大火灾,延烧17个小时,高温使商场内一切可燃物烧成灰烬,铝合金柜台烧毁,钢筋混凝土的结构大面积露筋,延深最深达10cm多。温度也达800～900℃,一切燃烧物产出的热量,几乎全聚集在建筑物内。
(三)泄爆能力差
由于地下建筑基本上是个封闭体,易燃易爆物品发生爆炸时,泄爆能力差。我国鸡西的一个人防工程,曾因汽油引起连续爆炸;武汉一座办公楼的地下室内因充满汽油蒸气与空气的混合物而发生爆炸,均使建筑结构受到严重破坏。
(四)人员疏散困难1.地下建筑完全靠人工照明,正常电源照明就比地面建筑的自然采光差,加之火灾时,正常电源切断,依靠事故照明,人的视觉完全靠事故照明和疏散标志指示灯保证。如果没有事故照明,建筑内将是一片漆黑,人员根本无法逃离火场。再加上浓烟,如无机械排烟,疏散极为困难。人能不能从建筑内疏散,决定于三个极限值:一是疏散视距的极限值;二是人能承受烟浓度极限值;三是在疏散视距内,人在承受烟气浓度下,人员疏散视觉光强度的最低极限值(疏散视距极限值是根据人对建筑内情况熟悉的程度来决定的。据研究,对熟悉建筑内情况的人,疏散视距极限值为5m,疏散极限烟气浓度为0.2～0.4。对建筑内情况不熟悉的人,其疏散视距极限为3m,疏散极限烟气浓度为0.07～0.13)。为了确保疏散时的视距,即不低于0.1的浓度标准,使人能够正常疏散,应将烟的浓度稀释几百倍,而这一点在地下工程中是难以做到的。
收稿日期:2003-07-12
作者简介:李耀明(1963— ),男,天津静海人,天津市消防总队东丽消防支队副支队长,中校;郝震(1975— ),男,天津市消防总队纪检处参谋,上尉。
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《武警学院学报》2003年第6期(总第104期)
2.地下建筑发生火灾时逃生的出口和路线比地面建筑少。地下建筑内人员逃生的路线只有一、二条,即楼梯和阶梯。除此,别无他路。另外,地面建筑内,人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向一致,人要到达安全区,从某些意义来说必须逃到地面上,而烟的扩散速度一般比人步行快,所以人员疏散很困难(烟的水平扩散速度一般为0.5～1.5m s,烟的垂直上升速度比水平方向快3～4倍)。
3.地下工程发生火灾时,会造成严重缺氧,对人体危害甚大。当空气中含氧量降到15%时,人的肌肉活动能力就会下降;当空气中含氧量降到10%～14%时,人就会四肢无力,产生判断错误;当空气中含氧量降到6%～10%时,人就会晕倒;当空气中含氧量降到5%以下时,人会立即晕倒或死亡。而地下建筑火灾造成的缺氧现象要比地面建筑火灾严重得多。
(五)扑救困难
地下建筑的火灾比地面建筑的火灾扑救要困难得多,扑救地下建筑火灾的难度,相当于扑救超高层建筑最顶上一层火灾的难度。我国地下建筑发生的数起大的火灾,最长的一次延烧时间为41天。这次火灾共邀请了28个单位540名专家研究灭火方案,灭火人员死亡4人,80多人受伤;据检测,当时CO浓度超过了人体承受浓度的2000倍。并多次发生典型爆燃现象。导致火情侦察、指挥员决策、火场通讯指挥和展开扑救都很困难。可见扑救地下建筑火灾难度相当大。
二、预防地下建筑火灾的措施(一)内部装修要选用不燃材料
由于火灾的蔓延速度、爆燃出现的时间及所产生的烟气种类与装修材料的类型有很大的关系,因此地下建筑的装修材料,应尽量采用不燃材料,如果部分家具等采用可燃材料制作时,应用阻燃剂处理。前些年有不少地下建筑内部装修用可燃材料,如大量使用钙塑板,也有一部分使用自熄性铝塑板,但大都用的是木龙骨,导致发生火灾后发烟量大,燃烧速度快。1983年8月19日某市地下会场发生火灾,发现起火
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后,仅10min,540m的钙塑板吊顶就全部烧毁,30min后观众厅吊顶和舞台的装修及照明灯具全部烧毁,从洞口涌出的烟刺激性气味大,消防队接到报警后3min赶到现场时,已无法进去扑救。
(二)严格限制使用范围
为了有效地保障地下建筑安全,综合使用的地下建筑(非单独专用的地下建筑),一般只适用于:(1)商店、医院、旅馆、餐厅、展览厅、电影院、礼堂、旱冰场、体育馆、舞厅、图书资料库等;(2)丙、丁、戊类生产车间(如纺织车间、针织车间、印刷
·消防研究·
车间等)、库房(如纸张、粮食、水果等);(3)有爆炸危险的车间
和仓库不能设在地下建筑内。
地下建筑一旦发生火灾,浓烟易流窜到楼梯口或阶梯口,给人员安全疏散造成很大的困难。因此,商店、商场营业厅、医院的病房以及会议室、展览厅、游艺场等宜设在地下一层,地下二层至以下各层,应根据不同条件和使用要求,分别布置停车场、仓库等。
(三)设置防火防烟分区及排烟设施
地下建筑应根据有关规范要求,结合实际情况及用途的不同,设置相应的防火分区,大中型地下建筑还应设置防烟分区,以阻止火势的迅速扩大。同时设置自动机械排烟系统,以便迅速及时地排出烟雾,为人员的安全疏散和火灾扑救工作的展开提供有利条件。
(四)设置火灾自动报警和自动喷水灭火系统等建筑消防设施
由于地下建筑火灾从外部进攻时难度很大,在一定程度上要依靠其自身的建筑消防设施控制并扑灭火灾。因此,大型地下仓库、生产厂房、地下商场和地下公共活动场所等,都应设置火灾自动报警设施,以便及时发现火灾事故,并利用自动报警装置联动相应的灭火设施和排烟设备,控制火势的蔓延和烟气的扩散,为迅速有效地扑灭火灾和疏散被困人员奠定基础。
(五)设置足够的应急照明装置和疏散指示标志
由于地下建筑,特别是公共地下建筑内人员的流动性很强,因此对建筑内的情况并不很熟悉。这就要求建设单位在地下建筑内部设置足够的应急照明装置和疏散指示标志,为火灾时人员的迅速逃生提供有利的条件。多次实验表明,足够的应急照明装置和疏散指示标志能够大大提高火灾时人员的安全逃生系数。
(六)提高相关人员的消防素质
地下建筑无论用途如何,都应根据其特点对主管人员和有关的工作人员进行消防知识培训,使其具备一定的消防安全知识,懂得火灾的预防、扑救和逃生方法。尤其是对于一些日常的火灾隐患,能够及时地发现和消除,把火灾的发生遏制在萌芽状态。同时,要制定切合实际的火灾事故应急预案,并定期进行演练,提高火灾时的人员疏散及控制初期火灾的能力,最大限度地降低火灾危害后果。
此外,有关使用单位还应当建立健全各项消防安全制度,严格落实有关消防法规和技术规范的要求,明确自身的消防安全责任,发挥自身的主观能动性做好火灾的预防工作,最大限度地减少地下建筑火灾所造成的危害。
Onthecharacteristicsoffiresintheundergroundbuildingsandthemeasuresagainstthem
LIYao-ming,HAOZhen
(Firepreventiondivision,Tianjin 300040)
【Abstract】 Thispaperanalysesthecharacteristicsoffiresintheundergroundbuildingsandraisessomemeasuresagainstthembasedonthefirecasesandexperimentdata.【Keywords】 undergroundbuildings;thecharacteristicsoffires;themeasuresagainstthem
2003年12月第19卷第6期
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武 警 学 院 学 报
JOURNALOFTHECHINESEPEOPLE'SARMEDPOLICEFORCEACADEMY
Dec.2003
Vol.19No.6
谈地下建筑火灾的特点及预防措施
○李耀明,郝 震
(天津市消防总队,天津 300040)
【摘 要】 结合火灾案例和实验数据,分析地下建筑火灾特点,并有针对性的提出预防火灾的对策。
【关键词】 地下建筑;火灾特点;预防措施中图分类号:D631.6 文献标识码:A 文章编号:1008-2077(2003)06-0027-02 近几年来,随着社会的发展,地下商场、地下铁路、地下旅馆等一大批地下建筑如雨后春笋般涌现出来,给人民的生活带来了许多方便。但由于地下建筑的特殊性,导致其发生火灾后所造成的后果非常严重。本文主要从地下建筑的火灾特点和预防措施进行简要的探讨。
一、地下建筑的火灾特点地下建筑是通过挖掘(明挖或暗挖)的方法而获得的建筑空间,建筑物的外部由岩石、土壤包围着,只有内部空间,不存在外部空间,不像地面建筑有门、窗与大气相通,仅有与地面连接的通道作为出入口。由于地下建筑存在着上述构造上的特点,与地面建筑相比,地下建筑发生火灾时的特点主要表现在以下几个方面:
(一)发烟量大
火灾时的发烟量与可燃物物理化学特性、燃烧状态、供气充足程度有关。在同等条件下,地下建筑发生火灾时一般供气不足(火灾开始时与地面建筑无多大差别),温度开始上升较慢(尤其是固体可燃物火灾),阴燃时间稍长,发烟量大。据美国有关资料介绍:1磅木材,在1250平方英尺的休息室内燃烧,将产生足够的烟量使该房间的能见度减少到只能看到3英尺远(1磅=0.4535kg;1平方英尺=0.305m2)。2.5英两的聚苯乙烯,4英两的泡沫橡胶,1磅的聚氨甲基酸乙酯或1.5品托的煤油与1磅的木材发烟量相当(1英两=28.349g;1品托=0.47341kg液体)。
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地下人防旅馆一间15m的房间,其火灾荷载约25kg m
63
(折合木材),在300℃时燃烧发烟量可达1.3×10m。地下工程由于无窗,发生火灾时不像地面建筑那样有80%的烟可由破碎的窗户扩散到大气中,而是聚集在建筑物内。再加上大量新型建筑装饰材料的应用导致燃烧产生多种有毒分解物,危害人员的生命安全。
(二)火场温度高
地下建筑发生火灾时热烟气很难排出,散热缓慢,内部空
①
间温度上升快。多次研究比较表明,地下建筑火灾会较早地出现“爆燃”现象。火灾房间空气的体积急剧膨胀,CO、CO2等气体浓度迅速增加,温度也急剧升高。我国地下建筑先后发生了几十起火灾,都出现过高温现象。如山西某地下仓库,总
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面积2810m,着火后共延烧了41天,火灾温度一直维持在1000℃左右。除库内可燃物烧毁外,混凝土被大面积破坏,局部结构塌方。再如江西南昌老福山地下商场,1987年发生特大火灾,延烧17个小时,高温使商场内一切可燃物烧成灰烬,铝合金柜台烧毁,钢筋混凝土的结构大面积露筋,延深最深达10cm多。温度也达800～900℃,一切燃烧物产出的热量,几乎全聚集在建筑物内。
(三)泄爆能力差
由于地下建筑基本上是个封闭体,易燃易爆物品发生爆炸时,泄爆能力差。我国鸡西的一个人防工程,曾因汽油引起连续爆炸;武汉一座办公楼的地下室内因充满汽油蒸气与空气的混合物而发生爆炸,均使建筑结构受到严重破坏。
(四)人员疏散困难1.地下建筑完全靠人工照明,正常电源照明就比地面建筑的自然采光差,加之火灾时,正常电源切断,依靠事故照明,人的视觉完全靠事故照明和疏散标志指示灯保证。如果没有事故照明,建筑内将是一片漆黑,人员根本无法逃离火场。再加上浓烟,如无机械排烟,疏散极为困难。人能不能从建筑内疏散,决定于三个极限值:一是疏散视距的极限值;二是人能承受烟浓度极限值;三是在疏散视距内,人在承受烟气浓度下,人员疏散视觉光强度的最低极限值(疏散视距极限值是根据人对建筑内情况熟悉的程度来决定的。据研究,对熟悉建筑内情况的人,疏散视距极限值为5m,疏散极限烟气浓度为0.2～0.4。对建筑内情况不熟悉的人,其疏散视距极限为3m,疏散极限烟气浓度为0.07～0.13)。为了确保疏散时的视距,即不低于0.1的浓度标准,使人能够正常疏散,应将烟的浓度稀释几百倍,而这一点在地下工程中是难以做到的。
收稿日期:2003-07-12
作者简介:李耀明(1963— ),男,天津静海人,天津市消防总队东丽消防支队副支队长,中校;郝震(1975— ),男,天津市消防总队纪检处参谋,上尉。
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《武警学院学报》2003年第6期(总第104期)
2.地下建筑发生火灾时逃生的出口和路线比地面建筑少。地下建筑内人员逃生的路线只有一、二条,即楼梯和阶梯。除此,别无他路。另外,地面建筑内,人员的逃生方向与烟气的自然扩散方向一致,人要到达安全区,从某些意义来说必须逃到地面上,而烟的扩散速度一般比人步行快,所以人员疏散很困难(烟的水平扩散速度一般为0.5～1.5m s,烟的垂直上升速度比水平方向快3～4倍)。
3.地下工程发生火灾时,会造成严重缺氧,对人体危害甚大。当空气中含氧量降到15%时,人的肌肉活动能力就会下降;当空气中含氧量降到10%～14%时,人就会四肢无力,产生判断错误;当空气中含氧量降到6%～10%时,人就会晕倒;当空气中含氧量降到5%以下时,人会立即晕倒或死亡。而地下建筑火灾造成的缺氧现象要比地面建筑火灾严重得多。
(五)扑救困难
地下建筑的火灾比地面建筑的火灾扑救要困难得多,扑救地下建筑火灾的难度,相当于扑救超高层建筑最顶上一层火灾的难度。我国地下建筑发生的数起大的火灾,最长的一次延烧时间为41天。这次火灾共邀请了28个单位540名专家研究灭火方案,灭火人员死亡4人,80多人受伤;据检测,当时CO浓度超过了人体承受浓度的2000倍。并多次发生典型爆燃现象。导致火情侦察、指挥员决策、火场通讯指挥和展开扑救都很困难。可见扑救地下建筑火灾难度相当大。
二、预防地下建筑火灾的措施(一)内部装修要选用不燃材料
由于火灾的蔓延速度、爆燃出现的时间及所产生的烟气种类与装修材料的类型有很大的关系,因此地下建筑的装修材料,应尽量采用不燃材料,如果部分家具等采用可燃材料制作时,应用阻燃剂处理。前些年有不少地下建筑内部装修用可燃材料,如大量使用钙塑板,也有一部分使用自熄性铝塑板,但大都用的是木龙骨,导致发生火灾后发烟量大,燃烧速度快。1983年8月19日某市地下会场发生火灾,发现起火
2
后,仅10min,540m的钙塑板吊顶就全部烧毁,30min后观众厅吊顶和舞台的装修及照明灯具全部烧毁,从洞口涌出的烟刺激性气味大,消防队接到报警后3min赶到现场时,已无法进去扑救。
(二)严格限制使用范围
为了有效地保障地下建筑安全,综合使用的地下建筑(非单独专用的地下建筑),一般只适用于:(1)商店、医院、旅馆、餐厅、展览厅、电影院、礼堂、旱冰场、体育馆、舞厅、图书资料库等;(2)丙、丁、戊类生产车间(如纺织车间、针织车间、印刷
·消防研究·
车间等)、库房(如纸张、粮食、水果等);(3)有爆炸危险的车间
和仓库不能设在地下建筑内。
地下建筑一旦发生火灾,浓烟易流窜到楼梯口或阶梯口,给人员安全疏散造成很大的困难。因此,商店、商场营业厅、医院的病房以及会议室、展览厅、游艺场等宜设在地下一层,地下二层至以下各层,应根据不同条件和使用要求,分别布置停车场、仓库等。
(三)设置防火防烟分区及排烟设施
地下建筑应根据有关规范要求,结合实际情况及用途的不同,设置相应的防火分区,大中型地下建筑还应设置防烟分区,以阻止火势的迅速扩大。同时设置自动机械排烟系统,以便迅速及时地排出烟雾,为人员的安全疏散和火灾扑救工作的展开提供有利条件。
(四)设置火灾自动报警和自动喷水灭火系统等建筑消防设施
由于地下建筑火灾从外部进攻时难度很大,在一定程度上要依靠其自身的建筑消防设施控制并扑灭火灾。因此,大型地下仓库、生产厂房、地下商场和地下公共活动场所等,都应设置火灾自动报警设施,以便及时发现火灾事故,并利用自动报警装置联动相应的灭火设施和排烟设备,控制火势的蔓延和烟气的扩散,为迅速有效地扑灭火灾和疏散被困人员奠定基础。
(五)设置足够的应急照明装置和疏散指示标志
由于地下建筑,特别是公共地下建筑内人员的流动性很强,因此对建筑内的情况并不很熟悉。这就要求建设单位在地下建筑内部设置足够的应急照明装置和疏散指示标志,为火灾时人员的迅速逃生提供有利的条件。多次实验表明,足够的应急照明装置和疏散指示标志能够大大提高火灾时人员的安全逃生系数。
(六)提高相关人员的消防素质
地下建筑无论用途如何,都应根据其特点对主管人员和有关的工作人员进行消防知识培训,使其具备一定的消防安全知识,懂得火灾的预防、扑救和逃生方法。尤其是对于一些日常的火灾隐患,能够及时地发现和消除,把火灾的发生遏制在萌芽状态。同时,要制定切合实际的火灾事故应急预案,并定期进行演练,提高火灾时的人员疏散及控制初期火灾的能力,最大限度地降低火灾危害后果。
此外,有关使用单位还应当建立健全各项消防安全制度,严格落实有关消防法规和技术规范的要求,明确自身的消防安全责任,发挥自身的主观能动性做好火灾的预防工作,最大限度地减少地下建筑火灾所造成的危害。
Onthecharacteristicsoffiresintheundergroundbuildingsandthemeasuresagainstthem
LIYao-ming,HAOZhen
(Firepreventiondivision,Tianjin 300040)
【Abstract】 Thispaperanalysesthecharacteristicsoffiresintheundergroundbuildingsandraisessomemeasuresagainstthembasedonthefirecasesandexperimentdata.【Keywords】 undergroundbuildings;thecharacteristicsoffires;themeasuresagainstthem