高层建筑火灾火场供水研究

零搴 拣 与镦 高层建筑火灾火场供水研究 陶其刚，王谋刚，汤卫华 (湖北省消防总队，湖北 武汉 430070) 摘 要 ：在 引用了近年 来 多项研 究成果 的基础上 ，对 当前 实用、常用的高层建筑火灾火场供水的主要方式、装备性能及 注意事项做 了归纳和 总结。在 火场供 水方 式 中除利 用 固定设 施供水外，重点阐述 了在 不同条件 下利 用移 动消防装备 直接供 水的具体操作要点 ，并介 绍 了常用车辆与装备 的供水能 力和操 作注意事项 。 关键词：高层建筑；火场供水；消防泵；消防水带；消防车 中图分类号 ：X924．4。TU998．1 文献标志码 ：B 文章编号：1009—0029f2010)01—0070—04 高层建筑由于结构复杂、火灾荷载大、人员集中、火 灾燃烧猛烈、蔓延迅速、易形成立体燃烧，火灾扑救极其 困难 ，已成为世界性 消 防难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。特别是 能否保证 火灾 扑 救中的及 时、不间断供水，直接关系着灭火救援成败。 2001年 5月 12日，台湾台北东方科学园区发生火灾，致 使 4幢 26层建筑中的 3幢烧损严重，200多家厂商遭受 损失；2001年 9月 11日，美国纽约世界贸易中心大厦遭 受恐怖袭击，熊熊大火燃烧 1个多小时后，南北楼相继倒 塌，共约 3 000人死亡，数千人受伤，343名消防人员殉 职，直接经济损失约 3 000亿美元；2007年 8月 14日，在 建的上海环球金融中心 357 m等处发生火灾，造成严重 影响和损失 。 目前，我国高层建筑在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 消防给水能力时，受诸多 因素限制，难以满足较大火灾灭火用水需求，有先天缺 陷。如我国高层建筑室内消火栓最大灭火用水设计量为 40 L／s，室外消火栓最大灭火用水设计 量为 30 I ／s，仅能 满足初起火灾灭火用水需求。当火灾面积扩大时，将远 不能满足灭火用水需求。而使用移动消防车、水带供水， 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 高，用时长，任务重，供给困难。因此，研究高层建筑 火灾扑救中的火场供水已成为当务之急。 1 火场供水的主要方式 在高层建筑火灾扑救中，有效充足的火场供水至关 重要 。多年实践证 明 ，水和 压缩空气 泡沫是 扑救此类 火 灾 的主要灭 火剂 。在实 际运用 中，应 坚持 “以 固为主、固 移结合”原则，因地制宜、灵活机动、快速有效地实施战斗 行动。当火势蔓延扩大，单靠固定消防给水系统不能满 足灭火用水需要或系统发生故障时，应迅速铺设消防水 带，发挥现有移动消防车辆装备的作用，保证火场供水。 1．1 固定消防设施供水 消防员到达火灾现场，若外部观察火势不大，应立即 70 携带水枪、水带和接口，利用消防电梯迅速登高至着火层 或着火层下一层，在消火栓处远程启动消防泵向室内消 防管网供水，直接使用室内消火栓或水喉出水灭火。同 时，派专人到消防泵房，在 自动或远程启动失效时，直接 开启消防泵供水。 l_2 移动消防装备与固定消防设施相结合供水 当室内消防水泵供水量不能满足灭火用水需要或消 防水泵发生故障时，消防车应就近占据水源，向水泵接合 器或一、二层室内消火栓供水。如室内消火栓设置减压 孔板时，应拆卸减压孔板，以保证消防车的最大供水流量 进入管网，满足室内消防管网用水需求。操作中，消防车 水泵压力必须大于消火栓处管网压力，否则，起不到加强 室内供水能力的作用，反而使管网内高压水向消防车方 向流动，造成消防车水泵过负荷而损坏。 lI 3 移动消防装备直接供水 当消防泵 、水泵接合器等固定消防设施都不能正常 使用或不能满足灭火用水需求时，消防员应铺设水带和 利用举高消防车组织供水。 (1)单车单干线供水。“八五”科技攻关项目“高层一 远距离供水应用技术研究”实地测试结果说明，采用中低 压泵单泵供水出 2支 O1 9 mm水枪，垂直供水高度达 150 121。上海市、湖北省等消防总队经现场测试，国产主战消 防车(东风 153、解放七平柴、红岩、斯太尔、五十铃等中 低压水罐车)单车垂直供水出 2支 O19 mm水枪，垂直供 水 高度达 165 m。 (2)两车耦合单干 线供 水。当火场 高度 超过单 辆消 防车供水能力时，可用同类车或功率相仿的车泵进行耦 合供水。即供水车直接将水缓慢压人前车的水泵进口 处，压力稳定后，前车加压供水。耦合供水时，功率大的 消防车应在前，并在建筑物底部适当处设置泄压分水器， 以利于停水时泄压，以免水锤作用破坏和影响消防车水 泵性能。车辆之间距离不宜超过 40 IT1。 (3)消防车与手抬 泵接 力供 水 。当消 防车耦 合供水 达不到供水高度时，可利用手抬泵转压向高层供水。从 理论上讲，手抬泵接力供水是可以无限串联接力的。车 泵与手抬泵接力供水的关键是要掌握好手抬泵接受供水 的压力和启泵的时间。手抬泵操作人员与消防车驾驶员 应保持通信畅通，加强协作，当水缓慢送至手抬泵处，手 抬泵操作员迅速启动手抬泵，正确操纵油门调速，防止出 现水击作用。 Fire Science and Technology，January 2010，Vol 29，No．t (4)多车耦合供水。据上海市高层建筑消防供水测 试 ，三车串联单干线供水最高可达 246 ITI。 (5)利用举高消防车直接向火场供水。利用高喷车、 举高平台消防车、云梯消防车展开灭火，如果着火层在举 高消防车的举升高度以内，可 以利用其高度延伸水带的 长度 到起 火点实施灭火 (向水平方 向或适 当垂直)。 (6)压缩空气 A类泡沫消防车供压缩空气泡沫。压 缩空气 A类泡沫系统采用机械方式将压缩空气与水和 泡沫原液相混合产生高度气泡化和高能量的机械泡沫， 即压缩空气 A类泡沫，其湿泡沫 比重是 0．2，干泡沫比重 是 0．06，说明在同样压力下可以比水输送 的更远。据上 海市消防总队高层消防演习测试，带有涡轮增压系统的 压缩空气 A类泡沫消防车(俗称“一七车”)向高层垂直供 泡沫 时 ，单 车供给 高度 可达 375 m(2007年 4月 19日测 试 )，且对水带 固定 的要求 非常低 。湖北 省消 防总 队采用 TI F30／50OS压缩空气泡沫车单车垂直供空气泡沫，测 试 高度 为 240 m。 1．4 垂直铺设水 带的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和途径 根据高层建筑结构特征和楼层高度铺设水带的方法 和途径有多种 ，可沿高层建筑外墙、楼梯间隙、消防电梯 井、中庭、塔 吊、升降机 等铺设。一般分为：一次性吊升 法 、一次性施放法 、分层施 放法 、救生抛投器辅助施放 法 。 (1)一次性吊升法。消防员从上部放下“引导绳”至 地面 吊升水 带 ，后用 安全 绳对 水带 捆绑 加 固。在 引绳一 端系个小沙包 ，可不受风力和建筑形状影响，比较适合没 有裙房建筑 的外墙 。 (2)一次性 施放 法 。消 防员 将水 带携 带 至相 应 楼层 施放连接，用绳索捆绑加固，然后从上面放下。 (3)分层施放法。消防员根据水带长度和建筑层高， 分别携带水带登高至相应楼层，向下施放，并与上部施放 的水带接 口连接 ，在本层内用绳索将水带接 口进行固定。 这种方法适合层 高 基本一 致且 外墙 有 阳台 、可 开启 窗 口 的建筑，或楼梯间垂直空间狭小难以一次性吊升的场合。 缺点是容易登错 楼层 或垂 直错 位 ，导 致水带 连 接忽 长忽 短 ，甚至无法连接 。 (4)救生抛投器施放法。在救生抛投器工作范围内， 消防员利用配备的救生抛投器往上或往下将绳索抛置到 达作业点，辅助水带铺设。此法对有裙房建筑比较适合 。 2 目前车辆与装备的供水能力介绍 2．1 车 辆 扑救高层建筑火 灾 主要依 靠水 泵 的供 水能 力 ，目前 可作为供水主战车的主要有国产东风 14O、145、153型消 防车、北方奔驰车、斯太尔车、五十铃车，进 口的 AT车、 森田小云梯车和卢森堡亚车。其车泵主要有以下型号 ： (1)东风 14O消防 车 BS30低 压泵 。其额 定 流量 3o 消防科 学与技术 2010年 1月第 29卷第 1期 L／S，额定压力 1 MPa，额定转速 3 240 r／min，能作为耦合 供水时的首车使用 。 (2)东风 145消防车 NH20高低压泵。其高压区额 定流量 4．1 I ／s，压力 4 MPa，转速 4 200 r／min；低压区额 定流量 26．6 L／s，压力 1 MPa，转速 4 200 r／min。其高压 区主要用于胶管枪灭火，低压区可作为耦合供水车使用。 (3)东风 153消防车 M20中低压泵。其中压区额定 流量 15 L／s，压力 1．8 MPa，转速 5 000 r／min；低压 区额 定流量 26．6 L／s，压力 1 MPa，转速 4 200 r／min。其低压 区可作为耦合供水车的首车使用；建筑高度在 l00 m以 下时，其中压区也可作为垂直供水车使用。 (4)东风 153消防车 NH20高中低压泵。其高压区 额定 流量 4．1 I ／s，压力 4 MPa，转速 4 200 r／min；中压 区 额定流量 15 L／S，压力 1．8 MPa，转 速 5 000 r／rain；低压 区额定流量 26．6 L／S，压力 1 MPa，转 速 4 200 r／min。其 高压区主要用于胶管枪灭火，低压 区可以作为耦合供水 车的首车使用 ，中压区在建筑高度 100 m以下时，也可作 为单泵垂直供水车使用。2002年 6月 6日，上海市利用 该车单泵 向 110 m高度供水 。 (5)北方奔驰 1929消防车 BZ25／50中低压泵。其 中 ，压 区额定流量 25 I ／s，压力 2 MPa，转速 2 900 r／min； 低压区额定流量 5O I ／s，压 力 1 MPa，转速 2 900 r／rain。 该车常作为耦合供水车或垂直供水车使用。 (6)AT消防车 NH30高中低压泵。其高压 区额定 流量 5．8 I ／s，压力 4 MPa；中压 区额定流量 26．6 I ／s，压 力 2 MPa 低压 区额定 流量 5O I ／s，压力 1 MPa。该型车 2000年从奥地利进 口装备部队，高压区主要用于胶管枪 灭火，中、低压区常作为耦合供水车和垂直供水车的首 车 。2002年 6月 6日，上 海市 利用东 风 153车与该 车接 力向 110 rn高度供水，在出3支 中19 mm水枪的情况下， l53车泵出口压力 1．8 MPa，AT车泵出口压力超过泵压 力表最大值 2．5 MPa，枪 口出水压力达到 0．92 MPa。 (7)森 田云梯消防车 ME一7A中低压泵。其中压区 额 定流量 51 I ／S，压 力 1．8 MPa；低 压区额定 流量 67 L／ S，压力 1 MPa。该型车常作为耦合供水车或垂直供水车 使用。2002年 6月 6日，上海市利用该 车单泵向 110 m 高度供水，在出2支 19 mm水枪的情况下 ，车泵出口压 力 2．4 MPa，枪 口出水压 力 0．6 MPa，车况性 能极 佳 ，具 备单泵向 l50 rn高度供水的能力。 (8)卢森堡亚 MANF2000丙型消防车。其车泵额定 工作压力 1 MPa和 2 MPa，对应转速为 2 300 r／min和 2 840 r／rain，可作为耦合供水车或垂直供水车使用。该 车车泵具有压力锁定功能，即当压力达到车泵工作压力 时无法再提高车 泵压 力 。该 车车 载水 达 10 t，常压 下泵 出水流量100 I ／s，其车载炮最高射程可达60 13"1，是扑救 7] 在建高层建筑脚手架等外部火灾的最佳装备。 表 1、表 2、表 3列出了相关供水测试数据。 表 1 单车单泵垂直供水参数表 车辆 取数据时间／s 发动机转速／r／rain 压力／MPa 楼层 高度／m 备 注 SXF5170GXFSG65P水罐车 23I l 90O 1．8 45楼 l65 2支水枪，充实水柱 10 m以上 · ZZ1192L4610F水罐车 151 1 800 1．8 45楼 165 2支水枪，充实水柱 10 m以上 TLF30／50OS压缩空气 A类泡沫车 381 I 900 1．4 68楼 242 稳定出泡沫 表 2 双车、多车耦 合单 干线供水 ：f低压 车泵 )供水参数表 高 度／m 供水方式 泵出口最大压力／MPa 垂直施放干线口径／ram 水枪数／支 水枪流量／L／s ≤50 单泵 0．9 9O或 65 2 6 50～110 双泵串联 1．5(每泵增压 0．6 MPa左右) 9O或 65 2 6 100～160 三泵 串联 2．1(每泵增压 0．6 MPa左右) 9O 2 6 表 3 手抬泵(BJ25型)与三辆消防车 (低压泵)供 水参数表 高 度／m 供水方式(手抬机动消防泵) 泵进口压力／MPa 泵出口最大压力／MPa 垂直施放干线口径／ram 水枪数／支 水枪流量／L／s 、 16O～200 单泵 O．4 0．93 65 2 5 200～240 双泵串联 0．4 0．93' 65 2 5 240～280 三泵串联 0．4 O．93 65 2 5 2．2 器材装备 高层建筑供水线路上的器材装备主要有水带、水带 接 口、接口加固件以及水带固定器具。 (1)水带 。100 m 以下可采用 16型水带 ；100 1TI以上 宜采用 25型聚氨酯水带，此种水带重量轻 ，操作方便 ，其 吊挂、加固要求相对低，是高层建筑火灾垂直供水的首选 水带。上海市最早在 l997年开始为每辆车配备了 2根 40 1TI长的聚氨酯水带 ，专门作为高层 建筑灭火 时的垂直 供水水带，在实践中发挥了很好的作用。 (2)水带接 口。应采用快式三卡接口，此接口采用 ZL104号铸造铝合金制成，表面进行过阳极氧化处理 ，橡 胶件采用耐油橡胶制造，强度试验压力 2．4 MPa，密封试 验压力 1．6 MPa，工作压力 1．6 MPa。 (3)水带加固件。高层建筑 消防供水时 ，最 容易造成 供水中断的原因是水带爆裂和水带接 口脱落。为防止水 带爆裂，一要注意选用新水带作为垂直铺设水带，二是加 压时要缓慢、均匀，水带爆裂后必须及时调换。为防止水 带接口脱落，必须使用水带加固件。实战中，垂直供水水 带最易脱落部位是车辆泵出水口与水带连接部位以及水 带接口与接口连接处。这是因为车辆泵出水口水流压力 最高，此时若车辆加压稍有不匀或水带接口稍有损伤、连 接不平、受力不均，都会引起水带接 口脱落。上海市通过 多次实践，制作了高层建筑供水水带加固夹 ，即用高强度 的钢材做成一只凹形的水带卡口。使用时，将加 固夹卡 于水带接头与车泵出水口连接处或水带接头与接头连接 处，再用螺帽加固，这样把水带接头与车泵出水口或相邻 的水带接 头 固定 在 一起 ，大 大减 少 了水带 接 口的受力 。 如果水带铺设正常，通过使用加固夹后 ，一般水带可受压 72 至 2．2 MPa，即供水至 150 rn高度。 3 高层建筑火灾火场供水的注意事项 3．1 水泵接合器供水要充分考虑供水方式和高度 水泵接合器设置有高区与低区、喷淋与室内消火栓 之分，使用时必须分清水泵接合器的性能。常见的故障 有接合器供不进水、减压阀设定太小、单 向阀反向、闸阀 未开。 3．2 水带 的选择与保护 垂直铺设水带供水时，下部必须使用耐高压水带，尤 其是消防车水泵出口至垂直铺设的第一条干线应选用质 量较好的水带，供水干线水带固定要可靠。楼 内水带固 定部位要牢固可靠 ，防止水带因重力作用而拉断固定物， 导致供水中断。摩擦处应使用软垫保护。楼外沿地面铺 设的水带，尤其是处在玻璃幕墙下部 时，最好用竹片 (篱)、木板等物品遮盖，以防高处玻璃爆裂碎片掉落刺破 水带 ，造成供水中断。同时，要做好现场警戒，防止高压 水带爆裂、高压泄压等因素发生人员伤亡事故。 3．3 耦合供水车数量 一 般情况下，每泵提高压力 0．8 MPa左右，但叠加后 不得超过最后一辆车(泵)的最高工作泵压。目前用于高 层供水的主要是中、低压泵，按照扬程串联叠加原理，车 泵接力可无限量叠加，但 目前车泵的承载能力以及水带、 接口等装备的耐压不应超过 3 MPa，所以向高层供水的 串联车辆一般不超过三辆。 3．4 车辆的加压顺序 耦合供水时 ，车辆 的加压顺 序按照 水带线 路 的走 向 实施。即停靠消火栓的首车先加压，将水供至第二辆车 (后车比前车压力稍大)；第二辆车在首车压力保持恒定 Fire Science and Technology，January 2010，Vol 29，No．1 后加压 至需要 压力 ，将 水供至第三辆 车(即垂 直供水车 )； 第三辆车在第二辆车压力保持恒定后再行加压，直到枪 口出水压力满足灭火要求。加压时要注意缓慢、均匀，防 止骤然加压造成车泵损坏和水带爆裂 、接口脱落等，影响 正常供水 ，甚至发生伤人事故。 3．5 手抬泵的使用要点 车泵与手抬泵接力供水时，因手抬泵排 出大量的废 烟气，会严重影响战斗员的行动，所以，在 手抬泵工作时 应开启室 内的门窗 。车泵与 手抬泵 接力供水 关键是 要掌 握好手抬泵接受供水 的压 力和启 泵 的时间 。一般手 抬泵 接受的压力不宜过大，以0．05 MPa为宜。如接受压力过 大 ，一是浪费扬程 ，二是 会 冲击 手 抬泵 ，引起 手抬 泵晃 动 而造成熄 火 。手抬泵启动时 间一般 以水供 至距 手抬泵 1O m处启动为宜，过早启动会造成水带因负压而吸瘪 ，影响 供水 。 3．6 车泵的固定与停泵 高层建筑供水应在地面设置停泵时泄压用的螺旋式 分水器 ，以防止水锤作用损坏消防车泵，为防止移动还应 对其固定，设置安全警戒范围，防止发生损坏车辆和伤人 事故。消防车停止供水时 ，应先开启 分水器 放水泄压 ，若 因高压无法打开，则开启第一辆车泄压出口；若还无法打 开，则应果断利用锐器破水带的方式泄压，考虑到水带的 再使用 ，破水带 一般 宜在 水带接 头 处进 行 。为 防止 车 泵 倒转而损坏车辆，停泵顺序为靠近火场车泵缓慢降低泵 速至停泵 ，然后向其供水的车泵再缓慢降低泵速至停泵 ， 以此类推 ，直 至关掉 消火栓 出 口。 3．7 统一指挥 ，统一行动 高层建筑火灾扑救火场 供水难度大 ，死角多 ，必 须建 立一个灵敏可靠的通讯指挥 系统，保持现场通讯 畅通。 所有参战人员必须在指挥部 的号令下 ，统 一行 动 ，防止各 行其是，令出多人，给灭火救援工作造成人为的混乱。 4 高层建筑供水的展望 (1)利用 直升 机运送 吊挂 水桶 。如果 着 火建 筑顶 部 设有直升飞机停机坪或有条件停靠直升飞机的，利用直 升机将救援人力及装备(吊挂水桶)直接送到起火建筑物 的顶楼，快速及时到达，减轻消防员的体力消耗，以达到 最高的救援效益。烟雾较大或火势猛烈 ，威胁直升飞机 安全 时 ，不能 采用 此方法 。 (2)以投放灭火 弹的方式进行灭火作业 。 (3)一般高层建筑都设有竖管，可对竖管安装出口阀 和供水阀，使其成为备用供水立管。 (4)改造首层 消火栓 ，增设专 门供水 的单 向阀 。 (5)室内疏散楼梯两梯段扶手间的水平净距不应小 于 15 cm，以便于垂直铺设供水干线。 消防科学与技术 2010年 1月第 29卷第 1期 ”” “。 “““ ” ” “” “‘ ⋯ “ ” ” ⋯ “ ’ ” ” 。 ” “‘ ⋯ ’ ”“ ” ” “”“” “” ⋯ ““ ⋯ ⋯ ” “ ” ”⋯ ’ ” ⋯ ’ · 科技信 息 · Firecom推出无线耳机 ； Firecom的无线耳机没有导线，也没有外接连 接器，但是可以提供重要任务的清晰通信。它能保 证首批到达现场的消防员和车载内部通信系统以及 指挥车电台保持联系，提供重要的现场情况信息。 此外，Firecom新推出的携带式对讲机还能实现有 线耳机的无线通信。对于消防指挥车、首批到达现 场的消防队员和救护人员来说 ，该无线耳机和携带 对讲机是最理想的通信装备。 参考 文献 李艳娜 供稿 [1]张元祥．高层建筑火场供水原则及其应用[J]．武警学院学报， 2005，21(1)：38～ 40． [2]仇绍新．中低压泵消防车高层供水计算[J]．消防科学与技术， 2001，20(2)：1 5～ 19． [3]刘沙，陈兴利．火场供水的几点建议[J]．消防科学与技术，2003，22 (3)：238— 239． Study on water supply to fire scene of tall building TAO Qi—gang，WANG Mou—gang．TANG Wei—hua 作者简介 ：陶其 刚(1971一)，男，湖北省消 防总队 司令部 战训处处长，工程 师，主要从事灭火救援、应急 管理研 究工作 ，湖北省武汉市武 昌区紫阳东路 69号， 430070。 收稿 日期 ：2009—09—18 73 ∞ 幻 ～ 一一一～一～一 ～ ～ ～～一一一一～一．一 一 一一一一一一一一～ 一 一一一～～～一一一 一 一一一一一一一一一 -薹 一 一一一一 -莹一一 一 一～～～一一～一一一 =香 Ⅲ 培_墓 “ 毗 一 一№ 一 一 一 一 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