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古建筑群消防技防措施研究

——以丽江宝山石头城为例

何顺清
  
少年科普报(科教论坛)
2022年15期
玉龙县消防救援大队大队长

摘要:古建筑作为中国这一历史文明古国特有的文化历史符号,承载着独特的历史文化和社会价值。但是,就是因为古建筑的特殊性,导致在火灾防控方面,古建筑比现代建筑的火灾发生概率更加高。丽江宝山石头城古建筑群历史悠久,是国家级重点文物保护单位,其建筑结构为土木(部分为砖木、石木),建筑构件多为燃烧材料。根据中华人民共和国建设部颁布的《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)及国家文物局颁布的《文物建筑防火设计导则(试行)》,该建筑耐火等级为四级。下面就古建筑群消防安全现状及对策谈一些个人认识。

关键词:古建筑群;传统村落;消防安全;消防技防措施。

中图分类号:G4 文献标识码:A

一、引言

近年来,古建筑群发生的火灾不在少数。2014年1月11日,香格里拉独克宗古城因用火不当发生火灾,损失惨重;2021年2月14日,云南省临沧市沧源佤族自治县勐角乡翁丁村老寨发生火灾,并且烧毁房屋104间,国家文物局更是实施重点跟踪督办,要求按照“四个不放过”原则,尽快查明火灾原因,依法依规严肃追责问责。从这些问题中也不难看出,火灾已然成为威胁文物古建筑的主要风险。文物古建筑并不是单纯的建筑物,而是历史的结晶,是文明的符号,我们能够循着古建筑的踪迹追寻着祖先的脚步,在历史的长河中聆听着祖先的教诲。所以对文物古建筑进行消防安全风险评估和预防性管理显得非常必要。下面就以宝山石头城为例,研究古建筑群的消防技防措施。

二、丽江宝山石头城基本情况

(一)地理位置。

宝山乡位于县境东北部,东邻宁蒗县,南接鸣音、大具两乡,西与香格里拉县相连,北与奉科乡为界,总面积 431.8 平方千米。乡政府所在地离县城100 公里,海拔 2200 米。乡辖宝山、果乐、吾木、住古、高寒 5 个村委会,50 个村民小组。宝山石头城坐落在玉龙雪山东北支脉牛毛牛内岭东麓,金沙江西岸,位于玉龙县东北部金沙江河谷,距县城 126km,地理坐标约北纬 27°28'31", 东经 100°10' 50",宝山石头城属于玉龙县宝山乡宝山村委会下宝山村民小组,有 224 户人家,885 人,其中纳西族 880 人,其中居民老龄化严重。石头城周边山高谷深,平均海拔1720m,属河谷亚热带气候,干湿大。

(二)历史沿革。

1996 年,丽江发生里氏七级地震,在“整旧如旧”的原则下基本修复。1988 年,丽江县人民政府公布宝山石头城为丽江县重点文物保护单位。1993 年,云南省人民政府公布宝山石头城为云南省重点文物保护单位。2006年,宝山石头城正式成为全国重点文物保护单位。2012 年,宝山石头城被列入第一批中国传统村落名录。2013 年,中华人民共和国国务院公布金沙江崖画为全国重点文物保护单位。2015 年,被评为社会主义新农村省级重点村。2017 年,被评为民族特色村寨。

(三)石头城现有消防组织和消防设施状况。

1.现有消防组织状况。石头城未设置现场管理机构,业务管理由玉龙县文保局负责,并在村内雇有多名村民定期负责日常文物保护工作。经现场勘查,村内在党员活动室设有一个微型消防站,里面有部分消防设备,但是距离过远,消防设备配置也不能满足火灾要求。没有消防控制室,火灾发生时不能很快准确定位。

2.现有消防设施状况。⑴未设置火灾自动报警系统;⑵手提式灭火器数量不足、摆放位置不合理;⑶设有消防水池、消防给水管网及消火栓系统,但消火栓数量不足;⑷现有电缆敷设时没有采用防火保护措施、电线线路老化;⑸建筑之间的防火间距严重不足,没有采取合适的防火分隔措施,极易发生“跳火”现象;⑹村内道路狭窄,消防车辆无法通行;⑺距离消防站点较远,必须立足火灾自救。⑻石头城消防水源供给保障不足。从现场勘察的情况来看,石头城的基本情况,存在重大消防安全隐患。

(四)石头城建筑防火基本状况。

石头城内的建筑形式是典型的纳西族传统建筑,木构为骨架,以木结构为主的土、石、砖、木混合构造体系。在外貌特征上:外墙砌不到顶,后墙上部用板枋材隔断,两端山墙用“麻雀台”压顶与山尖隔断,出檐悬桃显得很深邃。山尖悬串一块很长的悬鱼板。墙体从下到上往里微微倾斜,屋面舒展柔和。使房屋构造轻盈飘逸。在石头城中,所有建筑都讲究顺应地势和就地取材,营造方式简单快捷,非常具有地方代表性和民族独特性。

1.建筑结构与材料。从现代建筑分类来看,石头城的建筑多为土木结构、耐火等级为四级。有少部分建筑为砖木结构,耐火极限能达到三级,有两栋建筑为石木结构,耐火极限为 4 级,据统计土木结构有 478 栋,砖木结构有 28 栋,石木结构有2 栋,其中石木结构为此次消防的重点保护对象。

2.总平面布局与平面布置。宝山石头城由内城和外城组成,石头城的特殊地形地势决定了其村落形态。城里有城墙、城门及防卫设施的封闭性聚落,城外为受地形限制形成的典型山地聚落。山体坡度很陡,村内建筑密集,错落分布,街巷纵横密布,多呈之字形分布,主次明显。由于城外水系发达,基本上沿水流方向成为主要道路;城内则有一条连接东西城门的主要通道。城内道路自石头上凿出,经长期马蹄踩踏和风化剥蚀,多处残破滑溜。村内有农家改造的客栈,管理和服务水平较差。开设小商店不足 5 家,设有定点医疗单位,有简易的排污管沟,无污水处理设施,无路灯,基础设施建设较落后。

3.防火防烟分区。根据宝山石头城现状道路布局、古建筑及历史文物分布情况,石头城内防火防烟分区的分隔间距不够,尤其是在古民居,很多建筑紧邻建造,没有分隔物,发生火灾极易造成火烧连营的局面。

4.基础设施。⑴电力方面,石头城现有两台变压器,均为 200kw,分别设置在外城和内城,能够满足新建消防系统的负荷需求。⑵电信方面,目前石头城内中国移动与中国电信手机信号已覆盖全村,中国联通在村内基本覆盖。⑶消防水源方面,石头城消防水源由消防水池供给,消防水池的水源补给来自于两公里外的山泉水。所在地坪标高约为1864.00m,由两座已建成消防水池连通后,供给整个石头城消防用水。环状消防管网是由消防水池引出一根管径为 DN150的管,城区内成环,环网管径为 DN100。⑷安全疏散方面,宝山石头城中公共活动场地主要4 处,一处位于外城的南端,是整个村子唯一的车行出入口,也是唯一的停车场空地;一处是位于外城西北方向的公共篮球场;另外两处皆位于外城与内城相连的中部,一处是地势较高的烽火台,另一处是紧邻烽火台东南侧地势较低的空地。

三、火灾危险性分析

(一)历史火灾情况统计。

根据当地村民叙述,石头城发生过两次火灾。一次是2006年3月份,由于用火不当,导致1所民房起火,所幸及时发现,没有造成火势蔓延。第二次是2008年11月份,由于房屋间隔过小,造成了“跳火”现象,导致5所民房被烧毁,再加上地形复杂,缺乏基本的灭火常识,用了整整一天才把明火熄灭,过后每天都有本村青年看守余火,用了一个星期才把火灾平息下来。

(二)石头城存在的火灾风险。

1.电气火灾风险。现有电气线路老化、电气线路凌乱,配电箱老旧,箱内没有任何漏电保护措施,存在巨大火灾隐患;2.用火安全风险。未设置火灾自动报警探测器,核心保护区无法设置防火防烟分区,建筑防火间距不足;3.消防安全责任不明确。对于配备的基础消防器材,维护和保管的职责不明确,导致现场配置灭火器不合理、仅有消火栓系统,且消火栓布置间距不满足要求,一旦发生大的火情,无法及时控制火情及灭火。4.雷击火灾风险。石头城背靠山坡,也有高大的树木,容易吸引雷电袭击而最终引发火灾。

四、消防技防措施总体思路

首先,铺设消防水电主管路,建设智慧消防系统、消防控制室,并对重点保护建筑(党员活动中心、文管所、文化室、石屋(公共)、石屋(私宅))进行自动喷水灭火系统的建设和安装,系统能够将石头城保护范围内的所有保护对象纳入消防控制中心集中监控,最终形成的石头城消防系统包含所有保护对象及其周边。

(一) 火灾预防。

1.安装无线点型烟感探测器。具有发现警情早、告警流程简单、自动通知火警场所及周边人员撤离等功能。

2.安装智能末端试水系统。该系统不仅解决了传统手动试验模式普遍存在的费时、费工、不准确等弊病,降低了管理成本、时间成本,更是大大提高了管理效能和消防给水系统的灭火效能。

3.设置火灾报警控制器。火灾报警控制器是火灾自动报警系统的心脏,具有供电、火灾检测、故障检测、自检、显示操作与通信等功能。

4.设置图像型火灾探测器摄像机系统。

(二)灭火措施。

1.因地制宜建立多种形式的消防站。根据石头城古建筑群的特点和周边坏境,在改造规划中,可考虑建立公安、专职、兼职和民间消防等多种形式的消防站。在不破坏古建筑群整体格局的前提下,力争到达火灾现场的时间最短,以利及时控制火灾。

2.配备实用有效的消防器材、消防车辆的配备。适合狭窄街道或崎岖山路通行的需要,效仿古城配备适合古建筑的消防车辆,配置灭火效率高、水渍损失小的灭火和抢险救援器材。

3.因地制宜设置消防供水设施,充分利用天然水源,石头城可修建山顶高位消防水池,形成常高压消防给水系统。

(三)阻燃处理。

1.对可燃构件进行阻燃处理。直接采用防火涂料进行防火处理,对石头城古建筑柱、梁等木质构件在保持原状的前提下涂刷透明的防火涂料进行处理,以降低木材表面的燃烧性能,达到防火阻燃的要求。

2.替换可燃构件。对不在保护范围内的建筑结构可以用耐火极限较高的现代建筑材料来替代。如原有建筑内已破旧不堪的木楼板,可以采用耐火性能较高的混凝土现浇楼板来替代。

3.开辟防火隔离带,打通消防通道。古建筑与周围相邻建筑之间,参照《建筑设计防火规范》GB50016的通知要求,留出足够的防火间距。由于石头城背靠山脉,部分区域无法开辟30-50m的防火间距,所以要在不破坏原有格局的基础上,设置防火墙、水幕等防火分隔设施,开辟消防通道,以便发生火灾时消防救援队能及时迅速赶赴施救。

4.禁止违章搭建,消除火灾隐患。在石头城古建筑范围内,禁止搭建临时可燃、易燃建筑,禁止在殿堂内使用可燃材料隔断和堆放可燃材料等。

5. 安装防雷设施。严格按照《建筑物防雷设计规范》GB50057设置防雷设施。在不影响石头城古建筑外部结构的前提下,安装避雷设施,并在每年雷雨季之前进行测试维修保证完好有效。

6.配置消防设施设置。消防设施是提高古建筑防控火灾能力的有效措施。古建筑消防设施配置原则上按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016、《气体灭火系统设计规范》GB50370、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的要求执行。

(四)设置消火栓系统。

系统组成。石头城消火栓灭火系统设计为稳高压给水系统。系统由消防水源、消防水池、消防给水管网、消火栓和消防水带与水枪等五部分组成。

1.消防水源。消防灭火系统供水的水源为山泉。

2.消防水池。由于石头城核心保护区的面积为大于 1 公顷,最大单体建筑的建筑体积小于 1500 立方米。《文物建筑防火设计导则(试行)》规定室内外消火栓灭火系统保护国家级和省级文物保护单位时,其用水量套用导则中的以下规定:⑴文物建筑集中分布且占地面积大于 1 公顷,按 2 次火灾计算用水量。⑵最大单体建筑体积: V≤1500 立方米时,其消火栓用水量为:15L/S。⑶火灾延续时间为 3 小时。石头城消火栓灭火所需的消防用水量为:V=2×3×3600×15/1000=324m3石头城自动喷淋灭火所需的消防用水量为:V=1×1×3600×15/1000=54m3,石头城所需消防用水量为 378m³。根据现场勘察情况,目前消防水池为的总容积为 480 m³。可以满足火灾时的用水需求。

3.消防给水管网。按照规范,石头城消防给水管道的布置符合下列规定:⑴室外消防给水管网应布置成环状;⑵向环状管网输水的进水管不应少于两条,当其中一条发生故障时,其余的进水管应能满足消防用水总量的供给要求;⑶环状管道应采用阀门分成若干独立段,每段内室外消火栓的数量不宜超过 2 个;⑷室外消防给水管道的直径不应小于 DN100。消火栓动作监视:使用消火栓灭火时,按下消火栓按钮。火灾报警系统通过监视模块监视该按钮,并将消火栓的工作状态显示在 CRT 上。

4.消火栓。根据石头城实际情况,室外消火栓系统是直接用于扑救室外火灾而非用于消防车取水的消火栓,选用两个 DN65 的栓口。其中,高区标高 1804m 以上区域采用普通消火栓,1834m 以上区域需要用手抬柴油消防泵加压,1804m 以下用减压稳压消火栓。低区 1739m 以上区域采用普通室内消火栓,1739m 以下用减压稳压消火栓。每个消火栓箱内配置 25m 长的消防水带二条,Φ19 直流水枪二支,消火栓专用扳手二把,3A 级灭火器两具。

5.合理设置消防给水管网。

6.对于综合管线沟不能覆盖的院落,可考虑使用储水水缸作为室内消火栓的替代消防设施。

(五)设置自动灭火系统。

石头城古建筑改造工程中可以在不影响原有古建筑结构的完整性和古建筑风格的前提下设置自动灭火系统,因地制宜,充分结合古建筑的实际情况,不一味的求全、求新。争取做到“小火自救”,使灭火后古建筑内各种构件和装饰物能保持原样,这就必须使用合适的灭火剂和灭火系统,避免传统灭火剂灭火后的二次污染造成古建筑的破坏。如收藏珍贵文物的古建筑,可结合实际情况设置固定、半固定干粉、气体灭火系统或悬挂式自动干粉灭火装置、二氧化碳自动灭火装置、七氟丙烷自动灭火装置。

(六)设置消防安全标志。

在石头城古建筑内设置消防安全疏散指示标志和“严禁烟火”、“禁止吸烟”等消防安全警示标志。

(七)配置灭火器。

灭火器的配置类型、数量及位置根据灭火有效程度、设置点的环境温度等因素综合考虑,合理选择。古建筑的配置应参照现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定。

(八)严格控制火源和各种易燃易爆物品的管理。

控制火源是一切防火的基础,也是古建筑防火的基础。引发古建筑火灾的火源有生活用火、施工维修用火、电器火花等,应加强防范,严格控制各类火源。1.禁止在古建筑保护范围内堆存柴草、木料等的易燃可燃物品。2.严禁将煤气、液化石油气等引入古建筑内。3.禁止在古建筑的主要殿屋进行生产、生活用火。在厢房、走廊、庭院等处需设置生活用火时,必须有防火安全措施。4.古建筑内严禁使用卤钨灯等高温照明灯具和电炉等电加热器具,不准使用日光灯和大于60w的白炽灯。如确需安装照明灯具和电气设备,应严格执行有关电气安装使用的技术规范和规程。灯饰材料的燃烧性能不应低于B1级,且不得靠近可燃物。5.古建筑内的电气线路,一律采用铜芯绝缘导线,并采用阻燃聚氯乙烯穿管保护或穿金属管敷设,不得直接敷设在梁、柱等可燃构件上。严禁乱拉乱接电线。配线方式应以一家屋舍为一个单独的分支回路,控制开关、熔断器均应安装在专用的配电箱内,配电箱设在室外,严禁使用铜丝、铁丝、铝丝等代替熔丝。

五、结语

综上所述,古建筑防火是古建筑保护的重要环节,随着消防管理工作的逐步完善、消防技术的不断发展,群众及管理人员消防意识的不断增强,古建筑的整体消防水平必然会越来越高,有利于火灾的预防与扑救,保护好祖国的物质文化遗产,服务于社会主义精神文明建设。

参考文献

[1]  李永平.土木结构文物古建筑消防安全研究[J].武警学院学报,2017,33(02):54-57.

[2]  孟瑶.探究土木结构文物古建筑消防安全建设[J].建材与装饰,2019(16):124-125.

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