江蘇南京古建筑消防現(xiàn)狀與保護對策研究

江蘇南京古建筑消防現(xiàn)狀與保護對策研究

1建筑木構(gòu)架結(jié)構(gòu)中國是世界上很少有國家之一，擁有5000年前的文明歷史。獨具特色的古代建筑是這種文明的綜合表現(xiàn)形式。從總體上來說,中國古建筑以木結(jié)構(gòu)為主,磚、瓦、石為輔而發(fā)展起來,這是因為木構(gòu)架結(jié)構(gòu)具有可就地取材、較易加工、適應(yīng)不同氣候、具有高度靈活性、兼具功能性和藝術(shù)性以及具有優(yōu)越抗震性能等一系列優(yōu)點。然而,木構(gòu)架結(jié)構(gòu)古建筑最大缺點在于木材本身的可燃性和易燃性。當前,盡快科學、合理地對古建筑做出消防安全保護規(guī)劃,實現(xiàn)古建筑獨特文化價值的永久傳承,顯得尤為重要。2現(xiàn)代防火技術(shù)由于古建筑的低耐火極限,單純依靠消防水池等傳統(tǒng)防火手段已不能滿足安全需求,迫切需要采用自動探測報警系統(tǒng)、新型固定和移動式滅火設(shè)備、防雷裝置和新型防火涂料等現(xiàn)代防火技術(shù)措施。2.1級保護對象的自動報警系統(tǒng)按照《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定,重點文物保護場所屬于一級保護對象,其重點場所必須設(shè)置自動報警系統(tǒng)。由于古建筑具有規(guī)模大、價值高、重點場所分散和管理人員充足等特點,宜采用區(qū)域報警系統(tǒng),將感煙、感溫和火焰探測器組合應(yīng)用有望實現(xiàn)有效探測和報警。2.2消防水系統(tǒng)設(shè)計《火災(zāi)自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,國家級文物保護單位的重點木結(jié)構(gòu)建筑為中危險等級建筑,必須安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有安全可靠、經(jīng)濟實用、滅火成功率高等優(yōu)點?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定國家級文物保護單位的重點磚木和木結(jié)構(gòu)建筑物還應(yīng)該設(shè)有室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)。消防給水系統(tǒng)分為管網(wǎng)供水、天然水源和人工水池三種。管網(wǎng)供水系統(tǒng)應(yīng)布置成環(huán)狀,消火拴管網(wǎng)應(yīng)與自動噴水滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)分別設(shè)置;采用天然水源供水時,應(yīng)保證在枯水期仍能滿足消防用水需要;在沒有天然水源時設(shè)立人工消防水池。2.3火炬的選擇滅火器是可移動式滅火設(shè)備,其類型規(guī)格較為齊全,適用范圍也比較廣泛。古建筑本身屬于中危險等級建筑,其火災(zāi)屬于A類火災(zāi),需要選擇級別不低于5A的滅火器。水型、超細干粉型(磷酸銨鹽)、泡沫型、鹵代烷型等滅火器均適用于古建筑火災(zāi),另外近年來已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的移動式細水霧滅火器和高壓脈沖水槍也可酌情選用。對于已安裝有室內(nèi)外消火栓以及滅火系統(tǒng)的古建筑,仍然需配置一定數(shù)量的滅火器。2.4安裝防雨設(shè)備通過規(guī)范安裝避雷設(shè)備(接閃器、引下線、避雷針、避雷帶和接地裝置)防止雷擊起火。2.5多功能涂料的開發(fā)和應(yīng)用防火涂料是指涂覆于可燃物的表面,在火災(zāi)發(fā)生初期能延緩或阻止火焰?zhèn)鞑サ奶胤N涂料,可分為非膨脹型和膨脹型兩類。隨著材料制備技術(shù)(納米或超細化技術(shù)、微膠囊技術(shù)、接枝交聯(lián)技術(shù)和輻照固化技術(shù)等)的進步,一些新興多功能涂料也應(yīng)運而生,有望今后在古建筑木材防護上獲得應(yīng)用。通過刷涂防火涂料可將木材及磚木構(gòu)件的耐火極限提高(將原位于240～270℃之間的燃點提高),特別是膨脹型防火涂料遇火時迅速脹大、發(fā)泡和成炭,形成致密厚實的耐熱隔絕層,防火效應(yīng)顯著。對完好古建筑,可用涂敷法處理古建筑構(gòu)件表面;對需要修繕或再建古建筑,可用浸漬法通過加減壓方法將防火涂料浸注到建筑材料中去,之后干燥固化。以上現(xiàn)代消防技術(shù)若能在古建筑中針對性應(yīng)用,則可大幅提高整體消防安全水平。3南京文物資源江蘇南京作為一座十朝故都,文化積淀深厚,是中國古文明的重要代表。截至2007年底,南京共計2029處之多文物資源點,其中古建筑達298處。如何對這些建筑群進行有效和長久的消防防護,是迫切需要研究的問題。3.1研究主題本文選取古雞鳴寺、凈覺寺、甘熙故居和朝天宮等四所典型古建筑。3.2火災(zāi)風險3.2.1木材防火涂料所調(diào)查古建筑主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件(斗拱、梁、柱、衍、椽、望板、樓梯、地板和大屋頂?shù)?均以松、杉、樟等木種加工制作而成,木材使用體量大,火災(zāi)荷載高,且大多數(shù)通風條件比較好;木材經(jīng)長期使用、自然老化和蟲蛀后開裂、干燥、疏松且多孔,可燃性大大提高,此外表面僅涂刷裝飾性油漆,并未采取防火涂料進行防護?？傮w來說,這些古建筑屬三、四級耐火等級建筑,耐火極限較低。3.2.2吃堂、走廊、小廣場所調(diào)查南京古建筑多數(shù)以各式各樣的單體建筑為基礎(chǔ),基本上是采用“四合院”和“廊院”的形式,弄堂、走廊和小廣場穿插其中,特別是甘熙故居俗稱“九十九間半”,為典型的多進穿堂式民居。這些庭院和建筑群體大多采用均衡對稱的方式,沿縱橫軸線進行布局,缺少防火分隔和安全空間,非常有利于火災(zāi)的蔓延擴大,使毗連木結(jié)構(gòu)建筑快速出現(xiàn)大面積燃燒。3.2.3燈結(jié)彩的火災(zāi)所調(diào)查古建筑一般均存在油漆彩繪以及屏風、掛畫、垂簾等大量可燃裝飾材料,特別是古雞鳴寺觀音殿內(nèi)張燈結(jié)彩,懸掛和擺設(shè)大量塑料制蓮花燈、織物經(jīng)幡和桌布、帷幔、干花及彩色蠟燭等,火災(zāi)隱患很大。這些材料多與陳舊電線、電氣設(shè)備、火源等鄰近,一旦觸及火種,即可迅速形成立體燃燒。另外,一些古建筑(如凈覺寺)經(jīng)常舉行人員聚集的禮拜活動,平時大量毛毯和草席堆砌在廊道,易發(fā)生陰燃成災(zāi)事故。3.2.4夫子廟周邊的兩臺式結(jié)構(gòu)由于城市的發(fā)展,所調(diào)查古建筑大多數(shù)處于鬧市之中(特別是凈覺寺處于南京夫子廟附近)或山體之上(如古雞鳴寺),交通擁擠,周圍因商業(yè)化而被商鋪包圍,基本沒有消防通道,有的還設(shè)有門檻、臺階。因而,容易出現(xiàn)起火點集中、燃燒速度快、溫度積聚快和大面積燃燒的火災(zāi),且火災(zāi)撲救十分困難。3.3消防狀況3.3.1古模中的問題消防系統(tǒng)主要包括報警設(shè)備、通訊設(shè)備、廣播、滅火設(shè)備、消防聯(lián)動設(shè)備和避難設(shè)施等,具體如下表1所示。所調(diào)查古建筑消防設(shè)施配備情況如表2所示。由表2中可見,所調(diào)查古建筑對常規(guī)滅火器材更為重視,基本都配備了固定室外消防給水系統(tǒng)(消火栓系統(tǒng))及手提式ABC干粉滅火器;除甘熙故居作為愛國主義教育基地在各方面配置較為齊全外,其余古建筑配置均不夠系統(tǒng)和規(guī)范。圖1(a)～(f)是南京代表性古建筑內(nèi)的實地場景。然而,所調(diào)查古建筑消防器材在維護和使用過程中存在明顯問題:(1)經(jīng)費有限或重視不夠,購置品種單一、數(shù)量有限,多以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主;(2)疏于日常維修和管理,處于擺設(shè)、閑置和破損狀態(tài),火災(zāi)真正發(fā)生時未必能夠有效使用。3.3.2消防水池建設(shè)南京有很多消防水源,但仍無法滿足火災(zāi)撲救的需要,特別對于身處城市鬧市區(qū)的古建筑。部分有水源的古建筑群存在消防管網(wǎng)覆蓋區(qū)域小、供水管徑小、供水壓力和流量達不到滅火要求等問題。這就需要結(jié)合古建筑群的地形特點,建設(shè)不同類型的消防水池和消防泵房。雞鳴寺、甘熙故居和朝天宮均設(shè)有消防水池或水缸,且消火栓均設(shè)在室外,符合實際需求。3.3.3社區(qū)住宅較多古建筑之間以及部分古建筑與其他建筑之間,往往存在防火間距嚴重不足問題,特別是座落在城區(qū)的古建筑尤為突出,如甘熙故居和雞鳴寺等,地處成片民居包圍之中,有的僅有一墻之隔,一旦發(fā)生火災(zāi)事故,將會蔓延到現(xiàn)代居民住宅。為此,凈覺寺、甘熙故居和朝天宮設(shè)立了高大的防火墻作為分隔。3.3.4嚴格消防秩序所調(diào)查古建筑均是重點旅游單位,應(yīng)設(shè)立明顯的防火標志、消防指示牌,嚴格消防秩序,禁止外火源的引入及現(xiàn)火源的擴散,規(guī)范使用消防器材。3.3.5線路開關(guān)間距所調(diào)查古建筑對火源管理相對疏松,生活用火和電氣用火較多;電線老化現(xiàn)象普遍,大多未經(jīng)穿管保護而敷設(shè)在梁柱窗門等可燃木構(gòu)件上;線路開關(guān)隨意亂設(shè),有些直接設(shè)在木柱上。這些不良管理行為致使火災(zāi)危險因素大量增多。3.3.6消防投入不足根據(jù)火災(zāi)風險理論,消防投入越高,火災(zāi)風險越低。近十年來,消防安全保護方面的投入離理想狀態(tài)還存在相當大差距。所調(diào)查古建筑工作人員反應(yīng),近年來雖有斥資維修,但在消防投入方面尚為保守,難于面面俱到,完善整體消防規(guī)劃。由以上分析可見,所調(diào)查南京典型古建筑在消防防護有一定作為,但多數(shù)仍處于保守、常規(guī)、落后和消極的狀態(tài),對前述現(xiàn)代消防技術(shù)如自動探測報警系統(tǒng)、移動式細水霧滅火器、防雷裝置及新型防火涂料均未涉及,日常消防管理手段簡單,需要進一步完善。4消防設(shè)計的原則如前所述,本文所調(diào)查古建筑有其自身的文化價值、結(jié)構(gòu)和布局,但在消防方面存在的問題與中國大多數(shù)古建筑存在相似之處,因而可從整體上利用較為成熟的經(jīng)驗結(jié)合自身特色進行消防設(shè)計。古建筑火災(zāi)安全不是以撲滅火災(zāi)為唯一目標,而是以最大限度保護古建筑、減少文物損失為首要目的。因此,必須要從消防安全布局、消防站、消防通道、消防給水、消防通訊、消防裝備等方面進行特殊規(guī)劃,并日益提高新材料和新技術(shù)的應(yīng)用比例。4.1建筑拆遷及網(wǎng)絡(luò)化所調(diào)查古建筑基本上均處于城市繁華區(qū)域,且自身也存在一定的商業(yè)化行為。進一步規(guī)劃時應(yīng)下決心將影響古建筑消防安全的周邊建筑列入拆遷計劃,并將商業(yè)化區(qū)域與古建筑群本身分離。古建筑周圍應(yīng)開設(shè)寬度在30～50m的防火綠化隔離帶,及時清除防護墻周圍雜草。4.2消防站建設(shè)設(shè)計所調(diào)查古建筑由于身處城區(qū),使用面積有限,省略了對專屬消防站的建設(shè)。為提升古建筑整體消防水平,應(yīng)在不破壞古建筑群整體格局的前提下,因地制宜、靈活地建設(shè)多種形式和小型適用的消防站。4.3設(shè)備安裝必須根據(jù)火災(zāi)救援的實際需要進行配置4.3.1選用小型消防車輛所調(diào)查古建筑群均存在消防通道不暢問題,因而使消防車輛的配置大大受限。進一步規(guī)劃時應(yīng)打破常規(guī)思維,主動選用小型消防車輛(大多由三輪摩托車改裝而成,也可考慮改造旅游觀光車型),使其盡量適應(yīng)現(xiàn)有消防通道的需要。對建于城區(qū),門檻和臺階較多的古建筑應(yīng)配手抬機動泵和推車式滅火器等適用型器材裝備。4.3.2創(chuàng)建節(jié)水型的滅火裝備消防器材的配置必須減少火災(zāi)撲救后殘留水漬對文物的破壞。因此,倡導研發(fā)和配置水漬殘留少、節(jié)水型的滅火裝備(如細水霧滅火器)和搶險救援器材(如高壓脈沖水槍)等,達到既節(jié)約用水又減少損失的目的。然而,這需要一個接納過程。4.3.3優(yōu)化超細干法本底消毒液體系古建筑中使用的滅火器應(yīng)選擇可將物理和化學滅火優(yōu)勢結(jié)合優(yōu)化的超細干粉滅火劑,這是撲滅初起火災(zāi)的有效工具,每年要進行檢查更換,確保正常使用。4.4消防供水必須因地制宜4.4.1不同類型的消防水池和消防泵房的建設(shè)在消防水源不足時,應(yīng)注重建設(shè)蓄積水池。4.4.2了私家車等建筑的保護古建筑必須立足于自防自救。在建設(shè)消防給水管網(wǎng)時,高壓水泵房、消防供水池、備用發(fā)電機等設(shè)施的選址和建設(shè),應(yīng)根據(jù)古建筑自身情況確定,且應(yīng)盡量避免帶來負面影響:(1)在管線穿過古建筑圍墻時,應(yīng)對墻體采取必要的加固措施。(2)用于北方古建筑的消防水池、消防供水管線、消火栓等設(shè)施應(yīng)采取相應(yīng)的保溫防凍措施。(3)消火栓每年春秋季要維護檢查,定期啟動試運行消防水泵和發(fā)電機。4.5在不損害原著的情況下，將消防技術(shù)保護納入舊城消防計劃4.5.1消防技術(shù)措施古建筑的消防技術(shù)保護措施必須列入消防規(guī)劃。應(yīng)將古建筑按重要性分為不同類型的保護等級,在不破壞原貌基礎(chǔ)上,有重點地分別采取不同的消防技術(shù)措施予以保護。4.5.2不應(yīng)該在古老的建筑中安裝固定的消防供水系統(tǒng)考慮到古建筑室內(nèi)文物較多,從實際需要上不宜設(shè)置室內(nèi)消防給水設(shè)施,宜增設(shè)推車式或手提式滅火器的配置數(shù)量。4.5.3火災(zāi)報警探測器火災(zāi)自動探測報警系統(tǒng)是實現(xiàn)早期甚至極早期古建筑保護的高科技手段,應(yīng)大力提倡。所調(diào)查南京典型古建筑只有一半有明確應(yīng)用?；馂?zāi)報警探測器有感煙、感溫、火焰、空氣采樣、紅外對射和視頻等多種,可供古建筑使用和管理單位根據(jù)實際情況選用和安裝。此外,建議對文物價值巨大的古建筑(如雞鳴寺內(nèi)的舍利子),將不同探測報警系統(tǒng)耦合使用,發(fā)揮最優(yōu)效應(yīng)。4.5.4嚴格限定電氣器件使用要求對國家級文物保護單位的主要建筑禁止設(shè)置電氣線路。供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)強調(diào)安全意識,電線要穿阻燃管,且禁止與木質(zhì)構(gòu)件綁定;電氣元器件應(yīng)保證高質(zhì)量;照明功率以夠用為原則,嚴禁使用日光燈和水銀燈。對有較多儀式活動(如凈覺寺和雞鳴寺)的古建筑,應(yīng)將在殿內(nèi)燒香、點蠟和燃點油燈改為在殿堂之外的安全地帶設(shè)置焚香爐亭,禁止將明火引入殿內(nèi)。另外,所調(diào)查建筑均為采用有效防雷措施,應(yīng)通過設(shè)計杜絕雷擊災(zāi)害。4.6裝飾織物和文物的材質(zhì)所調(diào)查古建筑在木材構(gòu)件的防火上并未采取特殊工藝,而是使用傳統(tǒng)的灰布工藝油漆,并不能提高其耐火性能。古建筑內(nèi)的木構(gòu)件、織物和塑料材質(zhì)的裝飾織物和文物不僅具有可燃易燃性,還往往存在易老化、腐蝕、蟲蛀、降解和吸潮等問題。因此,應(yīng)大膽嘗試納米技術(shù)材料(如納米金屬氧化物和有機-無機雜化材料等)、負離子材料(如Tourmaline永久性電極晶體材料,可產(chǎn)生負氧離子凈化空氣)和生物提取材料(如甲殼素)等新技術(shù)和新材料實現(xiàn)多功能優(yōu)化改性處理,創(chuàng)造除防火阻燃以外的更高附加值,將古建筑的文明價值更加長久地傳承。5消防安全布局和技術(shù)保護存在的問題從南京幾座代表性古建筑的消防保護現(xiàn)狀可見,仍存在火災(zāi)載荷量大、投入資金有限、消防管理落后、安全意識不足、防護材料傳統(tǒng)和消防技術(shù)滯后等各方面的現(xiàn)實問題,具體表現(xiàn)在:建筑內(nèi)仍大量使用可燃易燃材質(zhì)的物品;消防系統(tǒng)設(shè)施不全,一般多配備探測報警、室外消火栓和傳統(tǒng)移動滅火系統(tǒng),未結(jié)合古建筑自身結(jié)構(gòu)和功能特點進行性能化設(shè)計;投入經(jīng)費有限,安全意識不夠,配置的消防設(shè)施種類單一、數(shù)量有限,且多以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主;對消防設(shè)施疏于