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文物建筑防火安全現狀及對策研究
2019年04月29日 10:08 來源:《中國文物報》2019年4月26日第5版 作者:肖澤南 字號

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中國建筑科學研究院有限公司 肖澤南

  一、我國文物建筑現狀簡介

  我國目前有不可移動文物近77萬余處,已公布的7批全國重點文物保護單位達到4296處。文物建筑指依法核定公布的不可移動文物中的古建筑、近代現代重要史跡和代表性建筑。根據它們的歷史、藝術、科學價值,分為全國重點文物保護單位,省級文物保護單位,市、縣級文物保護單位,以及尚未定級的建筑。

  二、文物建筑消防安全形勢

  文物建筑具有極高的歷史價值、藝術價值、科學價值、社會價值和文化價值等,具有不可復制性,是中華民族文化傳承的瑰寶。但是,文物建筑的消防安全形勢不容樂觀。根據國家文物局近些年公布的數據,每年都發生十多起文物建筑火災: 2015年,全國共發生文物建筑火災事故21起,其中全國重點文物保護單位發生火災6起;2016年,全國共發生文物建筑火災事故14起,其中全國重點文物保護單位5起;2017年,全國共發生文物建筑火災事故17起,其中全國重點文物保護單位6起;2018年,全國共發生文物建筑火災事故12起,其中全國重點文物保護單位3起。慘痛的損失表明文物建筑消防安全形勢依然嚴峻。

  黨中央、國務院高度重視文物安全工作,習近平總書記多次對文物工作特別是加強文物安全作出重要指示批示。2018年7月6日,習近平總書記在中央全面深化改革委員會第三次會議中指出:“加強文物保護利用改革,對于我國文化遺產保護傳承具有重要意義。要把確保文物安全放在首要位置,聚焦文物保護的重點難點問題,加強制度設計和精準管理,注意盤活文物資源,在保護中發展,在發展中保護。”

  國家文物局認真學習貫徹習近平總書記歷次重要指示批示精神和黨中央、國務院決策部署,2017年開展了為期半年的全國文物安全狀況大排查行動、參加了國務院消防考核并修訂了國務院消防考核中文物消防的指標內容和權重、開展明察暗訪工作、支持國保單位消防設施建設,消除了大量消防隱患,解決了部分火災風險較大的文物建筑消防基礎設施的建設問題。

  但是,通過大排查和明察暗訪可以發現一些文物單位仍舊存在消防基礎薄弱,管理松懈,火災隱患久治不愈,電氣、用火、雷擊等火災誘因依然普遍存在等問題。

  加強文物建筑防火安全,對于預防文物建筑火災發生、降低文物建筑火災風險具有重要意義。

  三、文物建筑防火安全現狀分析

  3.1 從消防角度看文物建筑與其他民用建筑的主要區別

  由于文物建筑大量使用木材,導致文物建筑的火災特性與其他民用建筑有顯著區別,體現為可燃物多、燃燒迅速、難以撲救。

  1.文物建筑可燃物多

  我國現存的文物建筑,以木結構建筑、磚木結構建筑、土木結構建筑為主,其圍護結構、支撐結構大量采用木材,木材屬于可燃材料。現代建筑則以磚、混凝土、鋼結構、玻璃等不燃材料為主建造。

  木材在我國大部分地區均較容易獲得,具備優良的承重能力、易于施工,因此歷史上木結構材料被廣泛應用于我國各地的建筑中。通過木材支撐的建筑有一定彈性,具備優良的抗震性能。在汶川大地震后,部分震區的木結構建筑的柱子發生了移動、磚墻或土墻遭到損壞,但是建筑主體沒有倒塌,出現了“墻倒屋不塌”的景象。但是以木材為主的建筑也有明顯的缺陷,例如防火性能差、易遭受腐蝕、易遭受蟲害。這也造成了我國年代久遠的木結構建筑較少,例如現存較完整的唐代古建筑僅剩山西省五臺縣的南禪寺大殿(782年)、芮城的廣仁王廟正殿(831年)、五臺縣的佛光寺東大殿(857年)、平順縣天臺庵正殿(907年)。

  在木結構建筑中,除了柱、梁、樓板等主體構件為木材,外墻、內隔墻、頂棚、門窗等構件也采用木材,用木量極大。規格高的建筑,木料的用量相對更高,一般民宅的木料用量相對較少。

  主體結構大量采用木材

  截面尺寸較大的柱、梁,即使被點燃,因木材燃燒過程中產生的碳化現象有一定的阻火作用,仍舊具備一定的耐火極限;截面尺寸較小的其他木結構構件,耐火極限就顯著降低,火災時完全參與燃燒,提高熱釋放量、提供火災立體蔓延途徑,導致撲救困難。諸葛長樂村火災現場照片非常典型,體現了柱、梁與其他木構件火災特性的不同。

  浙江諸葛長樂村火災后現場

  建筑物單位面積上的可燃物完全燃燒時所釋放出的熱量越大,建筑火災的危險性也越大。由于每立方米木材完全燃燒時所釋放的熱量是已知的,可以將釋熱量表示為每平方米當量木材體積的方式,用以較為直觀地衡量建筑物火災危險性時,這個參數就叫建筑的火災荷載。火災荷載分為固定火災荷載與可移動火災荷載。固定火災荷載包括建筑結構、圍護結構等使用材料。可移動火災荷載包括家具、柴草和日常用品等。現代建筑多采用鋼筋混凝土結構,固定火災荷載較少,一般情況下建筑火災荷載平均為0.03m3/㎡當量木材。文物建筑中,除了柱、梁等大截面構件,其他小截面木構件都應當計入火災荷載中。圖1所示房屋為仍舊有人居住的私有民宅建筑,屬于國保建筑,其火災荷載以房屋的木結構圍護結構、家具和生活用雜物為主,個別房間火災荷載達到1.1m3/㎡。圖2所示的房屋為出租用于村鎮小賣部的私有民宅建筑,也是國保建筑,其火災荷載也達到了0.76m3/㎡。相比較來說,公有產權的文物建筑,主要的火災荷載是木結構圍護結構、典型家具,雜物較少,火災荷載量稍低一些,例如圖3所示的建筑為一棟收歸國有的民居類文物建筑,屬于較為高檔的建筑、用木量較大,但火災荷載降低為0.47m3/㎡,明顯低于私有建筑的數值。

  圖一

  圖二

  圖三

  2.文物建筑一旦失火,燃燒、蔓延迅速

  從宏觀上看,文物建筑四周開敞性好,一旦失火,有足夠的補風提供氧氣助燃,火災的規模迅速增長;文物建筑的空間高大,一旦燃燒容易形成立體火災,四處蔓延、燃燒迅猛。從微觀上看,文物建筑中的木材,經歷了千百年的干燥,表面有很多裂紋,一旦被引燃,有利于木材中的揮發分釋放,其燃燒速度快于現代建筑中的木材。

  文物建筑一般采用合院的形式,有一進、兩進、三進之分。院落之間一般毗鄰而建,沒有防火間距,數個院落構成一個團組。同一院落內,不同房屋之間往往共用內隔墻、柱,樓板、地板、屋頂是連續的。一旦失火,這就是火焰向相鄰房間直接蔓延的一條重要的途徑,很容易形成火燒連營的后果。院落組團之間的小巷,寬度一般不超過2米,也難以起到防火間距的作用。

  集中連片布置的文物建筑

  3.文物建筑的滅火困難

  當文物建筑發生火災時,由于存在較大樓板塌陷、隔墻倒塌風險,滅火救援人員很難采用常規民用建筑滅火時所采用的內攻戰法。外攻又不能直接打到起火點,無異于隔靴搔癢。由于可燃物量多、發熱量較大,徹底撲滅火災的耗水量也相對較大。

  3.2 文物建筑的主要致災因素分析

  必須指出的是,文物建筑的火災致災因素與其他建筑的火災致災因素相比,是基本相同的。致災因素主要包括客觀因素和人為因素。其中客觀因素主要包括電氣、易燃易爆品、雷電等;人為因素主要包括用火不慎、用電不慎、吸煙、人為縱火等。自2009年至2014年4月,全國文物古建筑發生火災1343起,生活用火不慎引發火災居首位,占總數的37%,電氣原因占總數的21%,其他原因依次為縱火、玩火、吸煙、雷擊。

  1.用火現狀

  文物建筑主要的火災風險之一,就是用火不慎。木結構建筑怕火,很多文物建筑歷史上多次經歷火災、重修,更多著名建筑因被燒毀而只能存在于歷史書籍或傳說里面了,例如阿房宮。

  人們對生活用火往往缺乏警惕性、麻痹大意,有人居住的文物建筑又不得不使用明火生火做飯,一旦使用不慎就會引發火災。很多民居的廚房位于文物本體建筑之內,與其他部分之間沒有防火分隔。在廚房內堆積、儲存柴草和雜物被灶內炸裂的火星引燃,直接搭接在木材上的煙囪過熱時會烤燃木材,不及時清理排油煙罩上附著的油煙,都是廚房常見火災隱患。室內燃香祭祀、取暖烤火,以及一些宗教、祠堂建筑內使用長明燈、儲存酥油或燃油、售賣高香,如果疏忽大意,這些行為都可能成為致災因素。

  廚房亂象

  宗教場所的長明燈(左圖)售賣高香(右圖)

  2.用電現狀

  電氣火災風險已經上升為文物建筑的主要火災風險之一。電氣火災可以分為兩類:一類是由于電氣設備的質量、安裝、老化造成的,例如接觸不良造成的過熱打火、線路老化造成的漏電、過載造成的過熱;另外一類是人為因素造成的,例如私搭亂接電線、更換保險絲、使用易拉電弧的刀閘開關、直接在木材上敷設電線電纜、使用質量差的不合格電纜和插座、施工中損壞線纜絕緣外皮、不規范布線、室內對電動車充電等行為。

  用電亂象

  3.其他致災因素

  除了用火、用電風險之外,還存在人為縱火或者失火、孩童玩火、吸煙、燃放孔明燈、燃放煙花爆竹、山火引致的非火、雷擊火等各種火災風險。例如遼寧奉國寺曾發生過一起火災,游客偷偷將未燃盡的紙張從外部塞進外墻底部的通風口,引燃墻體縫隙內的蘆葦。這種非典型的火災案例說明了日常防火工作的復雜性,也要求文物消防工作者應多分析火災案例中的致災因素、多學習各地的經驗,才能做到有的放矢。

  3.3 消防措施的隱患分析

  1.消防設備設施設置現狀

  由于歷史原因和經濟發展原因,文物建筑往往缺失消防設施,不具備基本的消防給水系統,甚至沒有消防水源。除了位于山頂等特殊地形或極度缺水地區之外,其他文物建筑要進行消防基礎設施的改造。很多設有消防設施的文物建筑,由于使用者或管理者消防意識的淡漠、維護資金的缺失,癱瘓甚至被人為破壞了。

  消火栓系統常見問題是水量不足或根本無水、管徑不足、栓口銹蝕損壞、密封件老化脫落、水帶破損,在現場檢查中甚至有單位出現消火栓泵啟動后管網崩裂的情況!

  火災自動報警系統的突出問題是選型不恰當導致的誤報嚴重,或者是安裝錯誤。比較普遍的現象是在充滿灰塵的悶頂內選用吸氣式感煙探測系統導致系統誤報嚴重,使管理維護人員不勝其擾,最終可能導致系統被廢棄。

  消火栓系統亂象

  2.消防救援能力現狀

  我國規范要求城市標準型普通消防站責任區面積不應大于7平方公里,小型普通消防站責任區面積不應大于4平方公里。我國大部分地區的消防站均設置在縣城,對于廣大農村,特別是山區,則難以按照上述標準建設消防站。縣域范圍內的農村均由縣城的消防站來保護。很多文物建筑沒能保存下來的部分原因就是因為偏遠,消防站距離這些建筑過遠無法有效進行保護。

  大量位于農村、山區的文物建筑,其道路的承重條件、寬度、凈高、轉彎半徑、坡度,難以滿足消防車通行的要求,也增加了消防救援的難度。

  文物建筑一般連片布置,建筑院落組團之間的小巷,寬度一般不超過2米。這會導致消防車輛難以形成有效的撲救面。

  3.4 產權和使用狀況

  由于我國近現代歷史變革劇烈,建國后經歷了沒收、分配、轉賣、出租等種種變化,文物建筑權屬狀況發生了復雜變化。有些文物建筑所有權屬于私人,并仍舊有人居住;部分破損建筑逐步廢棄;一些重要的、歷史價值突出的文物建筑,被政府通過各種渠道收歸國有。

  屬于國有的文物建筑,被用于展覽、旅游、觀光時,一般會清除內部的雜物,僅保留典型的家具,設置專人管理維護。同時,通過文物部門、旅游部門以及政府其他部門,逐步開展消防改造和各類整治,具備一定的消防安全性,其總體保護前景還是較為樂觀的。

  用于展覽的國有住宅建筑

  屬于私人的文物建筑,則堆放有大量日常的家具雜物,用火、用電條件極為復雜,具有較高的火災風險。對于這類建筑,一些地方政府也嘗試收購一些有價值的文物建筑,以改變其惡劣的保護現狀,但隨著居民經濟意識提高,已經較難實施了。由于政府不能有效地介入其保護,主要靠業主自發、自覺的維護保養。大量這類文物建筑缺乏有效的消防保護措施,甚至連最基本的滅火器都不具備。

  仍舊在使用的私有住宅建筑

  四、消防對策

  經過對多地文物建筑的消防現狀調研和消防安全評估,可以發現大部分文物建筑火災隱患重重,可以預見到這些文物建筑如果長期維持現狀,必將發生火災。那么如何改變文物建筑的防火安全現狀呢?有效的消防措施如下:

  1.徹底改變用火用電的混亂情況

  對廚房進行改造。經濟發達的地區可以改用電灶具;經濟欠發達地區仍舊需要動火時,宜將廚房移出建筑主體之外。難以移出的建筑,則應對廚房的隔墻、頂棚進行防火分隔處理,可以使用防火板來改造。廚房中堆積的可燃物應移出室內。同時,對老舊電氣線路、開關插座等進行徹底改造,避免帶病運行。

  2.增加消防基礎設施

  除確有困難的文物建筑之外,全面布設消防給水系統,對缺水地區設置消防水池。結合城鎮規劃整治部分道路交通網絡,根據交通路網條件配備適宜的消防車輛。

  3.保證消防安全布局

  在不影響文物建筑環境風貌的基礎上,可拆除個別貼臨文物建筑的違章建筑,形成有效的消防分區,減少火災的蔓延。

  4.加強消防救援力量

  發動社會力量建立兼職的業余消防隊。對于重要的文物建筑,必須要設立專職的消防崗位、建立兼職的消防隊,并配備相應的滅火救援裝備。當消防部門不具備5分鐘到場滅火救援能力時,文物保護單位應當具備自防自救能力,除能夠使用滅火器、移動滅火裝置之外,還應該具備使用消火栓系統滅火的能力。

  5.增加特殊消防救援裝備或者高新技術

  配備一些特殊的消防救援裝備。例如針對山地丘陵地帶、道路較窄較陡的文物建筑,可以配備帶水泵的四輪摩托車;對于有大量經幡、地毯等可燃物,又存在壁畫、彩繪等不宜采用大流量水柱滅火的經堂,可以配備背負式細水霧滅火裝置;對于連片布置的建筑,研制地下升降式水幕分隔系統;設置有自來水的院落,可以設置簡易滅火裝置或者是消防軟管卷盤。

  引入智慧消防、物聯網技術,增加對消防管網、火災自動報警系統的監控系統,增加大范圍的火災監控系統,甚至無人機、遙感等監測手段,通過預測平臺進行實時火災風險分析或蔓延預測等。

  6.規范消防改造設計

  在對文物建筑進行防火改造提升時,要引入既懂消防保護、又懂文物保護的高水平設計單位,避免亂保護和過保護現象。

  除此之外,為了有效治理文物建筑的火災風險,還要遵循一定的客觀規律。即,首先對文物建筑及其毗鄰建筑群進行整體的火災風險評估,找出文物建筑和整個區域的薄弱環節和火災風險點,其次對相關區域進行消防專項規劃設計,最后再針對文物建筑本體進行防火改造設計,并結合行政區域的整體消防基礎設施建設和改造提升,才能夠做到對癥下藥,標本兼治。

  五、結論

  以木結構為主體的文物建筑的一個顯著弱點就是怕火。文物建筑要活化利用,就不可避免地引入一些新的功能。不管是作為日常居住、辦公使用,還是參觀展示、商業經營等行為,都會引入用火、用電風險,增加發生火災的幾率。因此對文物建筑的消防工作應當常抓不懈。

  文物保護單位的人員,自上而下都應當樹立消防安全意識,對用火用電等行為做到慎之又慎。在完善消防設備設施的同時提高本單位人員的消防素質,既要有裝備,又要用好裝備。隨著全民對文物消防工作的重視,文物建筑的消防安全水平必將得到有效提升。

作者簡介

姓名:肖澤南 工作單位:中國建筑科學研究院有限公司

轉載請注明來源:中國社會科學網 (責編:齊澤垚)
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