建筑倒塌事故中的建筑构件破拆研究

罗艺鑫，王万嘉

(中国人民警察大学，河北 廊坊 065000)

破拆技术作为一门独立的抢险救援技术，常运用于灾害事故现场对各类障碍物实施破拆和清除，遏制灾害进一步发展、开辟救援通道、营救被困人员。建筑倒塌事故的救援有着现场情况复杂，潜在危险巨大，实施破拆困难等特点，深入建筑倒塌情况下的破拆研究，能够有效提升救援效率，增强消防队伍对此类灾害事故的应对能力。国内理论研究主要集中在建筑倒塌事故的原因分析、搜救及破拆装备等几个方面。李海等论述了建筑倒塌的原因及应急救援处置程序[1]，肖术连等就不同结构类型破拆点的选择进行了研究[2]。国外有关建筑倒塌事故方面的文献常以救援手册或行动规范形式出现。自汶川地震后，各消防救援队伍越发重视地震事故的救援，每年都会开展大型的地震救援演练，其中运用到了一些破拆技巧，但演练还是多侧重于快速反应和人员搜救方面。

新时代下，提升我国消防队伍的应急救援能力已经成为了应急救援发展的必然趋势和要求。为了更深一步研究建筑倒塌事故中的破拆技术，本文分析总结建筑倒塌事故的特点与破拆实施难点，提出加强消防队伍破拆施救能力的措施。

一、建筑构件破拆概述

(一)建筑构件的分类

在现今的建筑倒塌事故中，破拆行动必须基于确保建筑稳定的前提下进行，防止由于外力作用进一步造成建筑形变，导致更严重的损失。因此，在建筑倒塌事故的救援中，破拆行动往往是对建筑的各个“零件”部分进行。建筑构件，是指构成建筑物的各个要素。在此限定下，建筑物当中的主要构件按照他们在建筑中起到的结构作用，可以划分为门、窗、墙柱、梁等。建筑按照所用材料的不同，可分为混凝土结构、钢结构、砌体结构和木结构，建筑构件也可以按照此方法分类[3]。

门设置在建筑物内以分割内部多个空间的连接，常常用木材、玻璃和钢制合金制成。窗指墙上或屋顶的开口以连通外部，窗体常用玻璃，窗框常用不锈钢和合金制成。地板是建筑的地面或者楼面的表面层，常常以混凝土、石材或木材制成，是建筑竖直方向上的分隔。墙、梁和柱都是建筑物承重的主要构件。其中，墙和柱是建筑物竖直方向的承重构件，梁是水平方向的承重构件，这三种构件的强度要求都很大，所以基本上都是混凝土、合金、石材等制成。建筑构件分类如表1所示。

表1 建筑构件分类

(二)破拆工具介绍

不同构件其材质是不相同的，因此破拆时要选用特定的方法和装备。基层消防队伍中现用的破拆工具根据其破拆方式的不同，可分为切割工具、凿钻工具、扩张工具、剪切工具等不同的类别，详细分类及其特点如表2所示。

除了上述的破拆工具，还有一些简易破拆工具，如消防斧、挠钩、铁铤、铁铲、绝缘剪等，应用于简单的破拆行动。气动切割刀，常用于切割玻璃、薄金属等材料，是利用高压气体作为动力源。弹能破拆工具是使用一些化学物质爆炸产生冲击力作为动力源，进行暴力破拆的工具。还有上海消防研究所研制出的以消防压力水源为动力的钻孔、切割装置[4]。

表2 破拆工具分类

另外，日本、瑞典、德国、芬兰等国家正在进行破拆机器人的研究工作，这是新式的破拆工具[5]。

二、破拆方法

(一)破拆难点分析

建筑构件在倒塌事故中受损程度不一样，破拆实施难度也不同，我们从作业空间大小、作业环境复杂程度、材质坚固程度、可选器材种类等几个方面来进行分析，这也是对建筑构件实施破拆行动中存在的主要难点。建筑构件破拆难点分析如表3所示。

表3 建筑构件破拆难点分析

门作为建筑物的常用通道，常与建筑外部空间连接，多数情况下门的内外有一定的空间进行破拆，大部分破拆器材都有足够的空间使用，门的材质也决定了破拆较为容易，用砸、撬、切割等破拆方法均可。其破拆难点主要在于：若遇到损失其原本的框架结构，难以通过砸撬法破坏门锁进行开门；门前后墙体垮塌，缩小破拆实施空间造成破拆困难，或者破拆后也无法形成有效通道。

窗与门有很多共同的性质，破拆门所常用的砸、撬、切割等方法对破拆窗通常都可用。其破拆难点在于：对施加了防护栏的窗，需要首先把防盗网和窗前的遮挡障碍拆除；有些窗位于建筑中上部，消防员在破拆时难以寻找稳定的着力点；拆除的玻璃碎片易进入消防员、被救者的呼吸道或掉落下方，伤及人体。

墙是在事故中常常受到大面积损毁的构件，倒塌的墙体、坍塌的屋顶形成的砖混石块、瓦砾常常堆积在墙和地板的结合部，造成作业环境复杂。其破拆难点在于：实施空间狭小；材质通常比较坚固，可选工具较少；破拆点难以选择，随意破拆容易影响到建筑的承重，造成二次垮塌。

地板常分为木制地板和混凝土地面两种。若是木制地板，则较易拆除，大多数破拆工具都能对木质地板进行作业拆除，但若是混凝土地面，材质较硬，可选工具的范围较小，破拆实施空间常常狭小复杂。

梁和柱都是建筑内部的承重构件，特性与墙类似，其硬度都较大，简单的工具无法进行有效破拆，可选装备较少。在事故中，实施破拆的空间通常都较为有限，但也要视现场的具体情况而定。

(二)不同构件的破拆方法

破拆可以使被困人员脱离倒塌废墟的危险境地，但不合理的破拆也会给被困人员带来二次伤害，有时甚至是被埋压的危险[6]。在救援过程中，消防救援人员必须要选择合适的破拆方法和破拆工具。任何一种破拆工具，若要发挥其最大效能，除操作方法合理恰当外，还要将多种破拆方法和器材装备有机结合，协同破拆，相互配合。根据实施破拆时，破坏建筑构件的方式和受力的不同，破拆方法可大致分为以下九种：砸撬法、拉拽法、切割法、剪切法、凿钻法、顶撑法、冲撞法、爆破法和机械拆除法。

1.门的破拆

在建筑倒塌事故中，门的破拆主要分为破锁开门和破门开门。

如果门的框架结构尚未损坏，可以通过破坏门锁从而打开门。对于明锁，可以用手动破拆工具组、消防斧和消防铁锤破锁开门；对于暗锁，通常使用铁铤、钢钎先对门进行砸撬，暴露出锁后，再用手动破拆工具组或无齿锯进行切割破锁开门；对于高级防盗门，可用无齿锯对门板破洞，插入铁铤撬动门锁，使门锁脱离而开门。破坏门锁有困难时，则直接对门板破拆开洞，再伸手进门打开门锁开门。

如果门不再能直接打开，通常用无齿锯和双轮异向切割机对门板进行切割，直接在门板上破拆开洞破出通道，若操作空间较小，则尝试手动破拆工具组进行人力破拆，或者使用别的凿钻工具、顶撑工具将操作空间拓宽后再使用机动切割工具对门板进行切割破拆。对于一些特殊的门，需用特殊的方法。如卷帘门，常用气动切割刀对薄金属卷帘破拆，打开缺口开门，或者直接形成通道。对于电梯门，常用撬棍、液压扩张器等，强行扩张将门打开。

2.窗的破拆

窗是建筑中最为脆弱的构件，在建筑倒塌事故中，常用砸撬法、切割法、剪切法、凿钻法等结合使用，直接破拆玻璃开辟通道。窗前有护栏阻挡时，先使用剪切工具如剪切器、钢筋速断器对铁栏清除，再使用手动破拆工具或者气动切割刀破开玻璃。若窗已经损失了框架结构，大多数玻璃已经碎裂，则选取合适的工具如挠钩、消防斧等清除玻璃残渣，防止残留的玻璃伤人，开辟出救生通道。

3.墙的破拆

墙体主要有木质墙、砖墙和金属墙几种材质。在建筑倒塌事故中，对墙的破拆最重要的在于选择好破拆点，然后再根据墙的材质和厚度，选择合适的器材，先进行破洞，再逐渐扩宽洞口，最终形成救援通道。对墙常用凿钻法、冲撞法进行破拆。

对木质墙，在选择了破拆点后，直接用消防斧或者铁锤砸开木质墙，视现场情况结合机动链锯对木质墙体进行切割。对砖墙结构，要认真选择好墙体上的非承重位置后，用凿岩机对破拆点进行凿钻，先破开1～2块砖出现洞口，再选取消防斧等手动工具结合凿岩机对砖墙敲击，逐渐扩大破墙面积，形成通道。对金属墙，常选取消防斧、铁锤结合凿岩机对墙面破开，内部的钢架和金属结构暴露后，再选取液压剪切器或钢筋速断器对墙内的金属结构进行剪切，破开墙体。

4.地板的破拆

地板常分为木质和混凝土材质，若在倒塌过程中已经出现开口，则只需扩大开口即可，若没有开口，则尽量选择薄弱处进行破洞。常用凿钻法、切割法、顶撑法、冲撞法结合使用进行破拆。

对于木质地板，常用消防斧等手动工具破开地板，形成裂缝，再用手动破拆工具组将裂口扩大，最后用机动链锯进行切割，形成通道。对于混凝土地板，常使用凿岩机、手动破拆工具组等破拆工具，先破孔后扩大。遇到内有钢筋的预制板，凿孔后用液压剪切器或钢筋速断器对内部钢筋进行剪切，再清除掉混凝土，扩大开口直至最后形成有效通道。但在事故现场，倒塌的楼板或墙体常堆叠在一起，会形成极厚的混凝土层，需要在作业时一边破拆一边清除废料，进行长时间的破拆。

5.梁的破拆

梁大部分是混凝土材质，和破拆混凝土地面方法一致。常用凿钻法、切割法或冲撞法进行破拆。在对梁进行破拆时，尽量找到建筑倒塌时形成的裂缝开口，进而破拆。根据现场情况，通常先使用手动破拆工具组或凿岩机进行凿孔破洞，再扩大开口，以破除阻碍；遇到内有钢筋的，通常是清除掉外围的混凝土部分，再利用剪切器或者钢筋速断器进行剪切作业，最后形成救援通道。

对于混凝土材质的构件，破拆难度一般较大，现在针对一些较难破拆的构件，出现了高温加热拆除法，即先进行高温加热，使构件强度降低，再进行破拆的方法[7]。如四川汶川地震中，成都消防支队对钢筋水泥建筑采用氧焊焰加热，再进行射水，展开钻打、切割，利用热胀冷缩，降低钢筋水泥的强度再实施破拆，取得了良好效果[8]。

三、破拆的组织实施

根据抢险救援行动的实际需要，现场指挥员应在掌握现场灾情的情况下科学合理地确定破拆方案，及时有效地组织破拆。指挥员应根据救援现场变化的情况灵活作出方案修正，确保救援质量和速度的最大化。救援现场情况往往复杂多变，信息量大，而且“信息污染”严重，在大量真伪混杂的信息环境中，指挥员要辨明真伪，审时度势，在千头万绪中找出关键所在，及时作出准确判断，紧紧把握“救人第一，科学施救”的原则，第一时间解救被困人员。

(一)前期作业准备

在平时的日常训练中，战斗员就应该熟练掌握各种基本的破拆技巧。消防中队的司机应该熟悉辖区内的道路交通情况，各战斗员应熟悉各种装备器材的特性及操作方法，中队干部应熟悉建筑倒塌事故的救援实施流程和救援实施方案。在接到报警时，接警员应询问清楚事故的基本情况，及时汇报指挥员，指挥员要根据有限信息考虑现场可能发生的多种情况，从最复杂、最困难的情况出发，计划组织好各种协同和保障，做好人员分工。到达现场后，到场力量应迅速展开，根据现场情况进一步细化分组。并视情况及时启动《社会联动应急救援预案》，迅速调度医疗、交通、供水、供电、通信、环保、气象等部门人员遂行出动，第一时间赶到现场[9]。各部门力量由政府主导，做到各司其职，互相协调配合，力争实现救援效率的最大化。

(二)确定作业方式

在实施破拆前，要有相关领域的专家进行指导，选好破拆点。尽量选择破拆非承重构件，保证破拆实施对建筑结构的影响最小化。破拆方法的选择是根据现场装备情况和作业实施环境等多种因素共同决定的，常对构件进行砸撬或顶撑，形成易于破拆的着力点，再进行作业。破拆中也要做好支撑、顶升等保护措施，利用相关技术手段确保救援和被救人员的安全。选定破拆方法后，指挥员要根据现场情况，选定最合适的破拆器材。器材装备是影响救援效率的重要因素，面对狭小、复杂的破拆实施空间，应尽量选择简便的手动破拆工具，不能一味追求大型机动、液压破拆器具。

(三)灵活实施破拆

在指挥活动中，指挥员要紧紧把握住救援的关键，处理好全局与局部，主要与次要，一般与重点的辩证关系。在建筑倒塌事故中，破拆效率的高低是多方因素共同影响决定的，要提高破拆效率，需要多方面因素协调配合，指挥员需因情选择，制定救援方案，高效灵活进行指挥，才能把作战效能发挥最大。指挥员还要灵活选用不同的破拆方法，随机应变，对常用的破拆方法进行创新结合，达到破拆效率的最大化。

四、结语

本文对建筑倒塌事故中常需破拆的建筑构件进行分类区分，介绍了常用的破拆器材，分析不同构件的破拆难点，探讨了不同建筑构件的破拆实施方法：对门破拆首选破锁开门，若破锁有难度再选择破开门板形成通道；窗的破拆要先拆除窗前的护栏阻挡，再清除窗体形成通道；对地板、墙和梁的破拆，都属于对混凝土材质的破拆，采用先破口，再扩大开口的思路，结合凿岩机、切割机等多种器材破拆形成通道。并提出在破拆行动的组织指挥中，应从前期作业准备、选定作业方式、灵活实施破拆这三方面进行优化指挥，以最大化地提高破拆效率。