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浅谈古建筑的消防安全

时间:2014-1-28 9:58:54
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赵 彦 升

    古建筑是重要的文化遗产,是中华民族五千年文明史的见证。北京古建筑数量多,郊区市区均有分布,而且多为历代的皇家宫殿园林,文物等级高,政治影响大。北京古建筑主要包括寺院、庙宇、宫殿、楼阁、古塔、宅院等。近年来,由于自然灾害及人为因素的原因,一些珍贵的古建筑遭受火灾,造成不可估量的损失。研究古建筑火灾特点,探索古建筑的防火措施,对于扑救古建筑火灾,确保古建筑的消防安全,具有重要的意义。
    一、古建筑的建筑结构特点
    1. 古建筑的地理及环境危险性
    有些古建筑及古建筑群所处的地理位置及周边环境等因素,由于历史背景及长期变迁等原因,坐落在远离城市的高山深谷中,建造时一般都充分利用地形地物,构建在山腰和山顶或处于深山环抱中,人员徒步到达都非常困难,消防车更是难以通行。一旦发生火灾只能自救,灭火用水得不到保障,从而丧失了有效控制火势的机会。
    有些古建筑处于闹市之中,有很多居民、单位共同居住,人员成分复杂,防火意识差,消防设施不健全。大多道深巷窄,红墙夹道,门槛重重,私搭乱建严重,用火用电不规范,不能保证消防通道畅通和足够的宽度,对火灾的扑救很不利。
    2. 古建筑结构形式危险性
    在建筑形式上,大部分古建筑的殿堂高大开阔,有利于木材的燃烧。发生火灾时,氧气供应充足,燃烧速度相当迅速。有些城门楼建在高大的城墙之上,周边无建筑物遮挡,四面迎风,起火时必然风助火势,火仗风威,难于控制火势。
    在结构形式上,古建筑用大木柱支撑巨大的屋顶,而屋顶又由大量的木材加工而成,叠架的木梁连接木柱与屋顶,这种组合形式犹如架空的干柴,周围的墙壁、门、窗和屋顶上覆盖的陶瓦等围护材料恰恰犹如炉膛,使古建筑具有良好的燃烧条件。
    古建筑多数是以各式各样的单体建筑为基础,组成各种庭院、古建筑群,彼此多采用"四合院"和"廊院"的形式,彼此相连,廊道相接,没有防火间距,建筑群内没有明确消防通道,防火分区不够明确,没有防烟分区,失火后火势蔓延迅速。
    3. 古建筑材料危险性
    无论独立古建筑还是古建筑群,其结构多为砖木或纯木结构,耐火等级均为三级或四级,耐火性能差。古建筑每平方米使用的木材平均为630 千克,而现代建筑中每平方米使用的木材不超过20 千克,单位面积的火灾荷载比现代建筑高出30 多倍。古建筑使用的木材燃烧时发出大量热量,使燃烧进程显著加快,不利于扑救。
    木材内的有机物含量高达90% 以上,这些成分都是可燃物。木材的燃点为200℃至300℃,比大多数物质容易点燃。古建筑材料又多用油脂含量高的柏木、松木、樟木等优质木材,其表层涂有大量的涂料,极易燃烧,火灾危险性比一般木材大。新进仓库的木材含水量一般稳定在60% 左右,经过长期自然干燥形成的干木材,含水量一般稳定在12%-18%,古建筑中的木材,经过几百年的干燥,含水量远低于干木材,因此极易燃烧,在干燥的季节甚至遇到火星就会起火。
    古建筑内外多用涂漆装饰、彩绘梁柱,更有屏风、挂画、垂帘等,增加美观效果,具有文化特色。有些古建筑内悬挂绸缎、字画、匾额以及供奉的鞭炮、香烛和纸张等,都是可燃物或易燃物。这些物品降低了燃烧温度,增加了燃烧速度,增大了火灾热量。火灾一旦发生,室内装饰品更成了火势蔓延的途径,使火势向空中扩展。
    木材的燃烧和蔓延的速度还和木材表面积与体积的比例呈递增关系。古建筑中的梁、天花、藻井、斗拱、门窗等往往结构形状复杂、构件交错叠落,大大增加了材料的受热面积,有些木材的表面开裂,木质疏松,这些特性使古建筑容易燃烧而且蔓延速度极快。
    4. 古建筑平面布局危险性
    古建筑一般在总平面布局上成组、成群、对称布置。殿堂之间往往用木质廊子相连,层层叠叠,空间立体交叉,结构复杂。有些古建筑规模壮观、高大雄伟,内部空间较多,不利于划分防火防烟分区。有些古建筑群内缺少防火分隔和安全空间。如果一处起火,火势不能得到有效控制,毗连的建筑很快出现大面积燃烧。既不利于安全疏散,又容易形成"火烧连营"的局面。
    二、古建筑的消防安全措施
    1. 古建筑的避雷
    雷电是自然界的一种大气放电现象,其放电电压可达数百万伏至数千万伏,电流达到几十万安培。雷电的破坏力极大,不仅可以击毙人畜,破坏建筑物,还可以造成火灾爆炸等次生灾害。据有记载以来,有很多古建筑毁于雷击及雷击次生灾害。天坛祈年殿于光绪十五年(1889 年)8 月24 日因雷击起火,致使整个祈年殿化为灰烬。1957 年7 月31 日15 时,十三陵长陵祾恩殿屋面西侧正脊被雷电直击,雷击电流破顶而入,致使殿内两根楠木柱子及天花板多处劈裂冒烟,造成人员一死三伤。
    自古以来,智慧的先人们用安装鸱吻、宝刹等方法进行避雷。新中国成立后,党和政府对古建筑的避雷相当重视,相继出台并不断修改更新防雷技术标准。
    从保护历史文化遗产和安全防火的角度考虑,古建筑必须安装避雷设施,应具备完善的接闪器、引下线和接地装置。国家级重点文物保护单位应符合第一类防雷建筑要求,接闪器要准确计算保护范围,应沿建筑物屋面正脊、檐部、垂兽和高出建筑物的烟囱等易受雷击的部位敷设。防雷引下线不能过少,引下线少,雷击电流分流就少,每一根引下线承受的电流就大,容易产生反击和二次灾害。因此,引下线最少不应少于2 根,其间距不应大于24 米。接地体应就近埋设,不宜距保护建筑太远,避免造成放电引发火灾。为便于每根接地体的电阻的测试维护,应在防雷引下线与接地体间,距地面1.8-2 米处设断接卡子。接地体的电阻值应在10Ω 以下。古建筑内部电气线路输入端口应安装电涌保护器,防止雷击引起的超高压电进入配电系统。
    每年雷雨季节前,应请北京市避雷检测中心对避雷设施进行专门检测,以确保性能完好有效。2. 古建筑的安全用电
    重点文物保护单位除砖、石结构外,一般不准安装电灯和其他电气设备。古建筑内如确实需要安装照明灯具和电气设备,须经当地文物行政管理部门批准,并由正式电工负责安装和维护,严格执行有关电气安装使用的技术规范和规程。
    古建筑内的电气照明设施应符合消防安全技术规程的要求。严禁使用卤钨灯等高温照明灯具和电炉等加热器,电气线路应采用铜芯绝缘导线,并使用阻燃PVC 穿管保护或穿金属管敷设,不准直接敷设在梁、柱、枋等可燃构件上,严禁乱拉乱接电线。
    古建筑内部应分区安装单独分支回路,独立设置控制开关,以便人员离开时切断电源;控制开关、熔断器均应安装在专用的不燃配电箱内,配电箱应设在室外,有条件的单独设置配电室。定期请专业电检公司对电气设施进行检测,以确保性能完好有效。
    3. 古建筑的消防设施
    在古建筑中,由于原有结构的固有特性,消防设施的应用受到一定限制,但是古建筑又是公众场所,节假日人员密集,火灾危险性大,不易疏散人员和扑救火灾。根据初期火灾较易扑救的特点,应尽量采取措施,做好火灾报警预防工作。争取早发现,早扑救,把火灾制止在萌芽状态,使其不能形成灾害。
    火灾自动报警系统是提早发现火灾的重要消防设施。火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾控制器以及具有其他辅助功能的设备组成,它能在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量,通过火灾探测器变成电信号,传输到火灾控制器并同时显示出火灾发生的部位、时间等,使人们能够及时发现火灾,及时采取有效措施,扑灭初期火灾,最大限度地减少因火灾造成的生命和财产的损失。
    消防水源是困扰古建筑消防安全的一个棘手问题。建立完善的室内外消防给水系统或设置高位水池,可以遏制古建筑初起火灾,阻止火势蔓延,有效地扑救火灾。
    消防用水可由天然水源、市政管网或消防水池供给。附近有江河湖泊的古建筑尽量使用天然水源,如颐和园、北海等古建筑。利用天然水源时,应确保枯水期、结冰期消防用水的可靠性。在城市中的古建筑可利用市政管网保证用水,按消防规范要求设置室内外消防栓。在缺乏水源的地区,要增设消防水池,修建蓄水池。
    随着现代科技的发展,消防技能设施也更安全更可靠。在古建筑中宜安装预作用自动灭火系统。预作用系统是将火灾自动探测报警技术和自动喷水灭火系统结合起来,在系统中安装闭式洒水喷头。在未发生火灾时该系统管道内通常充有低压空气或氮气以供监测。一旦发生火灾,安装在保护区感温感烟火灾探测器发出火灾报警信号。火灾报警控制器或消防控制中心,接到报警信号后发出指令打开雨淋阀上电磁阀,使雨淋阀开启,压力水流进系统管网,变成湿式喷水系统,同时水力警铃发出报告,压力开关动作反馈给控制中心显示管路已充水,并启动消防泵。此时管道上安装闭式洒水喷头尚未释放,不会喷水。人尚可主动地经主管人员采取适当行动将火扑灭,避免喷头动作水渍造成的损失。如果火灾控制不住继续发展,致使闭式喷头玻璃球动作喷水,水泵自动启动。火灾扑灭后,应将电磁阀关闭,使雨淋阀关闭,并排除管道中的剩水使系统充气压力保持在0.03MPa 范围内,恢复监控工作状态。
    4. 古建筑的安全管理
    古建筑管理、使用单位,应当在科学发展观指导下,深入贯彻"预防为主,防消结合"的方针。依法规范古建筑的内部消防安全管理,实行人防、物防、技防相结合的全方位动态管理,健全完善自我检查、自我整改的消防安全管理机制,加强"四个能力"建设,立足于自防自救,以切实提高抗御火灾的能力。
    5. 古建筑的消防安全教育
    消防宣传教育是古建筑安全的重要工作,是增强消防安全意识,提高消防安全素质的措施,是预防火灾的重要基础。古建筑管理使用单位应当建立健全消防宣传组织和制度,结合不同时期、不同季节,通过多种形式对管理人员、警卫人员、游客等开展经常性的消防安全宣传教育。开展经常性培训,营造安全防火氛围,普及消防知识,提高防火觉悟,增强保护古建筑的责任感、法制观和自觉性,努力形成层层有人管、处处有人抓,人人关心防火,时时重视安全,自觉做好消防安全工作的和谐局面。
    三、古建筑火灾的扑救
    1. 制定灭火疏散预案
    制定灭火和应急疏散预案并适时进行演练是对古建筑使用单位消防安全管理成效进行检验的有效手段,还是成功扑救初期火灾的关键。古建筑管理使用单位应结合实际情况,尤其是要根据旅游旺季人员众多的特点,在深入调查研究的基础上,对可能出现的火情进行研究,按最复杂、最不利的情况制定切实可行的、周密详细的灭火疏散预案。通过定期演练,当面临突发火灾事故时,能够实现统一指挥,积极有效地整合人力、物力、信息等资源,迅速针对火势实施有组织地疏散和扑救,避免火灾现场的慌乱无序,防止贻误战机和现场失控,最大限度地减少人员伤亡和财产损失。同时,通过预案的制定和演练,发现整改一般消防安全检查不易发现的隐患,进一步提高古建筑的消防安全系数。
    2. 古建筑火灾的扑救
    扑救古建筑火灾要大胆实施下风堵截、内攻外堵、重点设防、分割灭火的战术,并在实战中贯彻小火早堵、大火巧堵原则,善于根据火灾变化情况,机动灵活地使用或变换战术。扑救初起火灾时,要采取打快攻、打近战的战术,集中优势兵力于攻击点上,快速实施围歼着火点的战斗部署,猛打猛冲,速战速决。灭火时选择障碍少、烟雾小、视线好、能充分发挥水枪威力的安全阵地。在灭火同时还要阻止火灾蔓延,在主要蔓延途径上或重点部位,实施顽强堵截,截断火流和高温烟气,①不断扩大战果,逐步缩小燃烧范围,最后一举扑灭火灾。
    3. 古建筑火灾扑救的注意事项
    古建筑一般都较高、坡度大、瓦面光滑,极难攀登,而各类构件也易塌落伤人,必须采取有效措施,保证灭火人员的安全。在古建筑火灾扑救中,一般要正确处理好火灾扑救与保护古建筑的关系。古建筑文物保存一般都有其特点,如木雕佛像、匾额等工艺品不防火,泥塑佛像、壁画、古字画等文物既不耐火也不耐水,瓷器、陶器虽耐火,但在高温情况下骤然遇冷,也会受到严重毁坏。古建筑的特殊部位不能用水扑救时,管理使用单位应准备大量的干粉、二氧化碳等灭火器,保证充分的灭火剂用量。②
    发生火灾时,在灭火的同时应采取积极有效的措施保护珍贵文物,除了及时疏散和抢救古建筑内受火势威胁的文物外,还应尽可能防止水流破坏文物和水渍损失。当重要文物无法转移时,应尽快用石棉毯或经防火处理的篷布对其实施严密遮盖。要注意防止抢救出来的文物夹带火星,特别是古建筑内的大量文物非常珍贵,有的属稀世珍宝,价值连城,对此必须派专人看守,重点保护,应防止丢失,对于容易破碎和遇水可能破坏的文物古迹、彩画等要轻拿轻放。文物转移的地点应是不能再次受到火势威胁的安全区域。
    ① 宋源禄:《谈古建筑的火灾隐患及防火灭火对策》,《消防技术与产品信息》2004 年第10 期。
    ② 陈韧:《试谈古建筑火灾特点及灭火对策》,《工程研究》2002 年第2 期。

(作者为北京市正阳门管理处科员)

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