Nghiên cứu chế tạo ống tuột, đệm hơi để cứu hộ, cứu nạn các nạn nhân trong sự cố hỏa hoạn nhà cao tầng tại các đô thị Việt Nam
22/01/2019
Tóm tắt
Hiện nay, xu hướng phát triển nhà cao tầng tại các đô thị lớn Việt Nam ngày càng gia tăng dẫn đến nguy cơ cháy ngày càng cao, gây thiệt hại nghiêm trọng nếu không có biện pháp ứng phó kịp thời. Trên thế giới và tại Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều phương tiện cứu hộ hỏa hoạn nhà cao tầng. Trong đó, giải pháp sử dụng ống tuột, đệm hơi cứu hộ là giải pháp phù hợp, khả thi trong điều kiện không gian chật hẹp tại các đô thị Việt Nam. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, chế tạo ống tuột, đệm hơi cứu hộ từ các vật liệu trong nước, đạt các yêu cầu kỹ thuật và có giá thành thấp hơn nhiều so với các sản phẩm nhập khẩu cùng loại.
Từ khóa: Nhà cao tầng, hỏa hoạn, ống tuột cứu hộ, đệm hơi cứu hộ.
1. Đặt vấn đề
Theo xu hướng phát triển, sẽ có nhiều nhà cao tầng tiếp tục được đầu tư, xây dựng tại các đô thị lớn Việt Nam, dẫn tới các nguy cơ về mất an toàn do cháy nổ ngày càng gia tăng, gây thiệt hại nghiêm trọng nếu không có biện pháp ứng phó kịp thời.
Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay có 406 chung cư trên 10 tầng, 508 chung cư dưới 10 tầng, 391 công trình nhà cao tầng (văn phòng, chợ, trung tâm thương mại…). Theo báo cáo của Cảnh sát phòng cháy chữa cháy (PCCC) thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2017, trên địa bàn Thành phố đã xảy ra hơn 1.270 vụ tai nạn và sự cố liên quan đến cháy, nổ, cứu nạn - cứu hộ; trong đó, đã xảy ra trên 1.000 vụ cháy làm 26 người chết, bị thương 44 người [01]. Thành phố Hà Nội hiện có trên 1.100 tòa nhà cao tầng, trong đó có hơn 120 tòa nhà tái định cư. Tuy nhiên, không phải tất cả các tòa nhà này đều đã được nghiệm thu về PCCC, nếu không nói là chỉ tỷ lệ thấp. Theo báo cáo của Cảnh sát Phòng cháy, chữa cháy thành phố Hà Nội, năm 2017 và quý I năm 2018 trên địa bàn thành phố đã xảy ra 1.100 vụ cháy, nổ, trong đó có 87 vụ cháy nhà cao tầng và quý I/2018 xảy ra 280 vụ. Những vụ cháy nêu trên đã khiến 24 người chết, 18 người bị thương, thiệt hại về tài sản ước tính 617 tỷ đồng. Tính đến ngày 2/4/2018, địa bàn thành phố Hà Nội vẫn còn tồn tại 29 tòa nhà vi phạm, trong đó 15 tòa nhà khó có khả năng khắc phục [02]. Kết quả điều tra cho thấy nhiều nhà cao tầng không đảm bảo các điều kiện cho việc tiếp cận, lấy nước chữa cháy, giải pháp ngăn cháy, lối thoát nạn, hệ thống kỹ thuật PCCC xuống cấp, hư hỏng, không còn hoạt động khi xẩy ra sự cố cháy...[03]. Vì vậy, tình hình tai nạn, sự cố liên quan đến cháy nổ nhà cao tầng có chiều hướng gia tăng gây thiệt hại về người và tài sản ngày càng lớn. Tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đã có những vụ vi phạm các quy định về PCCC đã bị khởi tố.
Thực tế, yêu cầu về PCCC tại các tòa nhà cao tầng của Việt Nam đã được đặt ra từ hàng chục năm trước.Các quy định về PCCC tòa nhà cao tầng cũng thường xuyên được cập nhật. Thậm chí, bộ quy chuẩn quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình cũng đã được ban hành, cập nhật thường xuyên.
Hiện nay, trên thế giới và tại Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều phương tiện cứu hộ hỏa hoạn nhà cao tầng bao gồm: Sử dụng xe thang cứu hỏa,máy bay trực thăng, ống tuột cứu hộ, đệm hơi cứu hộ, dây thoát hiểm chống cháy và tuân thủ các giải pháp thiết kế.
Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo tại Thông báo số 2310/VPCP-NC ngày 13/3/2018 của Văn phòng Chính phủ về một số nội dung cần tập trung trong việc thực hiện Chỉ thị số 47-CT/TW của Ban Bí thư Trung ương Đảng về tăng cường sự lãnh đạo công tác phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ.
Vì vậy, nghiên cứu chế tạo ống tuột, đệm hơi để cứu hộ, cứu nạn các nạn nhân trong sự cố hỏa hoạn nhà cao tầng tại các đô thị Việt Nam là cần thiết và cấp bách.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Căn cứ yêu cầu về tính năng cơ, lý, hoá đặc biệt là tính chống cháy và giá thành của vật liệu, các tác giả đã sử dụng các vật liệu chính sau để nghiên cứu: Polyvinylclorit (PVC), cao su Epoxy hoá (ENR 50), Polyethylene clo hoá 30% (Turin - CPE), Trycrezolphosphat, Oxyt Antimon; Borat kẽm, vải Polyester PES1000D, các phụ gia hoá chất khác. Các hóa chất trên được mua trong nước và nhập khẩu.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Hỗn hợp vật liệu được chế tạo trong máy trộn kín, hở, máy đùn tạo hạt hoặc cũng có thể bằng phương pháp dung dịch.
Tính chất cơ, lý, hoá của vật liệu được xác định theo các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hoặc quốc tế trên các thiết bị tương ứng sau:
- TGA: Máy Shimadzu 50H (Nhật Bản) đánh giá độ bền nhiệt, xác định mức độ tổn hao khối lượng theo nhiệt độ.
- Đo tốc độ cháy trên thiết bị chuyên dùng của Viện thuốc phóng thuốc nổ.
- Đo chỉ số oxy bằng máy Oxygen Index Combustylyty Tester No 214.
- Đo độ bền cơ lý trên máy kéo, nén vạn năng của Swiss (Đức).
- Đo độ cứng trên máy của hảng Shimadzu (Nhật).
- Đo đường đặc tính lưu hoá trên máy Rheometer (Đài Loan).
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Thiết kế chế tạo đệm hơi loại áp suất thấp
Đệm hơi cứu hộ loại áp suất thấp được chọn làm đối tượng nghiên cứu thiết kế và chế tạo do các nguyên nhân sau:
- Công nghệ chế tạo đệm hơi áp suất thấp hoàn toàn có thể thực hiện trên những thiết bị gia công polyme có sẵn trong nước như máy trộn, máy tráng, máy may tấm dầy, máy dán nhựa…
- Nguồn cấp hơi là quạt thổi với áp suất làm việc của đệm rất thấp từ 0,03 ÷ 0,06 atm. Quạt thổi với lưu lượng khí lớn và hoạt động liên tục trong suốt quá trình đệm làm việc nên các khoang đệm áp suất thấp không cần kín tuyệt đối và trong trường hợp gặp sự cố rách thủng nhỏ thì đệm vẫn hoạt động bình thường nhờ các van điều tiết lượng không khí đi qua. Thời gian căng phồng đối với đệm hơi ĐQ15T không quá 5 phút và đối với đệm hơi ĐQ7T không quá 2 phút.
3.2. Thiết kế chế tạo ống tuột
(1). Thiết kế chế tạo ống tuột đứng xoắn
Ưu điểm của ống tuột cứu hộ đứng là tốn ít diện tích mặt bằng, chỉ cần 2 m2 là có thể triển khai được.Trong khuôn khổ đề tài, dự án [04-05] ống tuột đứng loại thẳng gồm 3 lớp vật liệu được chế tạo. Tuy nhiên, quá trình chế tạo và sử dụng loại ống tuột này bộc lộ một số nhược điểm sau:
- Người tuột phải tự kiểm soát tốc độ rơi bằng tăng hay giảm ma sát lên ống co dãn nên đòi hỏi phải được tập huấn tốt;
- Rất khó kiểm soát công nghệ chế tạo lớp co dãn phức tạp này;
- Đai lò xo kim loại làm ống tuột nặng nề khó xếp gọn khi để ở chế độ chờ.
Loại ống tuột đứng xoắn được thay thế để khắc phục những hạn chế của ống tuột cứu hộ đứng thẳng. Để đạt được tốc độ tuột nhỏ hơn 4 m/s mà không cần tác động của lớp co dãn đường trượt được xoắn ốc với “bước ren 45o” được thay thế lớp co dãn bên trong. Sự xoắn ốc của đường trượt làm giảm vận tốc tuột nhỏ hơn 4 m/s và đường trượt xoắn ốc này tạo cho cảm giác gần như ống tuột nghiêng 450. Từ thực tế sử dụng và khả năng dễ dàng thay thế nên các tác giả đã điều chỉnh công nghệ chế tạo lớp ngoài (lớp chống lửa) của ống tuột cứu hộ: Thay vì tráng toàn bộ bề mặt bằng vật liệu cao su Silicon chống cháy, chỉ cần tráng xung quanh mép tấm vật liệu này với chiều rộng 3 ÷ 5 cm để bảo vệ đường biên không bị tuột. Điều này làm giảm đáng kể giá thành và khối lượng ống tuột. Trong trường hợp lớp ngoài bị hư, ống tuột có thể được thay thế dễ dàng với chi phí không cao. Với công nghệ này, lớp ngoài cùng của ống tuột hoàn toàn không bị thay đổi gì về chức năng cũng như khả năng bảo vệ của nó. Ống tuột đứng xoắn được thiết kế gồm các bộ phận chính sau: Thân ống tuột, khung cửa vào và hệ thống giá đỡ, đệm giảm chấn, dây dẫn hướng.
Thân ống tuột đứng xoắn gồm 2 ống lồng vào nhau là: ống bọc ngoài chịu lửa và ống chịu lực bên trong có gắn đường trượt xoắn. Ống bọc ngoài được chế tạo bằng vải sợi thủy tinh không cháy. Đường kính ống lửa D = 700 mm, lớn hơn đường kính ống chịu lực 100 mm để tạo lớp đệm không khí cách nhiệt cho ống chịu lực. Ống chịu lực được chế tạo từ vải chống cháy có độ bền cao polyester được gia cườngđều bằng 4 dây đai chịu lực (dây thăng bằng). Ống chịu lực có đường kính d = 600 mm, mặt trong có gắn đường trượt xoắn. Đường trượt xoắn được thiết kế là nửa ống vải polyester chiều rộng 1,1 m một bên gắn vào thành ống chịu lực và một bên gắn vào cáp chịu lực ở giữa chạy dọc theo ống.
(2). Thiết kế chế tạo ống tuột cứu hộ nghiêng.
Trong quá trình tuột do tác động của trọng lực 2 dây cáp chịu lực của ống tuột cứu hộ nghiêng có xu thế kéo xích vào nhau. Sự sít vào nhau này gây khó khăn cho người trượt và khó điều chỉnh vận tốc trượt vì độ thít chặt của thành ống tuột nghiêng vào người trượt không giống nhau trên toàn chiều dài ống tuột. Ở khoảng giữa chiều dài ống tuột có độ sít lớn nhất và nhỏ dần ở đầu vào và cửa ra. Để khắc phục tình trạng trên thiết kế hệ thống căng được áp dụng để giữ đều khoảng cách 2 dây cáp chịu lực. Các cây để căng 2 dây cáp có moment phải lớn hơn moment uốn do thành phần lực theo phương thẳng đứng gây ra.
3.3. Chế tạo 04 sản phẩm cứu hộ nhà cao tầng
(1). Chế tạo đệm hơi cứu hộ
Đệm hơi ĐQ15T và ĐQ7T là hai thiết bị cứu nạn hiệu quả khi xảy ra hỏa hoạn các tòa nhà cao tầng (Xem các hình 1, 2). ĐQ15T và ĐQ7T bao gồm 3 bộ phận chính là đệm hơi, quạt thổi và máy phát điện.
|
Hình 1. Đệm hơi QĐ-15T
|
Hình 2. Đệm hơi QĐ 7T
|
Thời gian bảo hành 2 đệm hơi là 12 tháng, thời gian sử dụng an toàn là 10 năm. Do phải nhảy từ độ cao (tối đa 20 m đối với đệm hơi ĐQ7T, 45 m đối với đệm hơi ĐQ15T), nên đệm hơi chỉ phù hợp với người lớn, không phù hợp với người già, trẻ em, phụ nữ có thai.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, các tác giả đã xây dựng tiêu chuẩn quốc gia cho các sản phẩm đệm hơi cứu hộ ĐQ7T; ĐQ15T và được Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành TCVN 8522 : 2010 - Đệm không khí cứu người 20 m và 45 m [06].
(2). Chế tạo ống tuột cứu hộ
1). Ồng tuột đứng xoắn OĐX30
Thiết bị OĐX30 (hình 3) là ống tuột được gắn chặt một đầu với khung cửa đầu vào, được thiết kế để di tản người một cách nhanh chóng và an toàn. Thời gian cần thiết để lập một đường dây thoát hiểm khẩn cấp cho một toà nhà cao tầng chỉ tính bằng giây. Nạn nhân không bị tác động của hơi nóng, khí độc và sự va đập. Cho phép mọi người (già, trẻ, tàn tật…) cùng trượt một lần trong ống. Lắp đặt dễ dàng không hạn chế chiều cao toà nhà. Ống tuột cứu hộ đứng OĐX30 được cấu thành từ các bộ phận sau:
a). Khung cửa đầu vào: khung đầu vào, khung đỡ, khung nối với thân ống, các bộ phận nối bằng kim loại, cáp đỡ
b).Thân ống tuột đứng xoắn gồm 2 lớp: Lớp chống lửa (lớp ngoài cùng), Lớp trong (đường trượt xoắn).
Ống phải đảm bảo cho người tuột liên tục, an toàn với tốc độ bình quân dưới 4 m/s nhờ lực ma sát và trọng lực. Tốc độ tuột được điều chỉnh bằng sự thay đổi lực ma sát giữa người và đường trượt xoắn.
2). Ống tuột ngiêng ON30
Thiết bị (hình 4) là ống tuột được gắn chặt một đầu với khung cửa đầu vào. Thân ống được treo trên 2 dây cáp chịu lực, một đầu dây cáp chịu lực gắn chặt vào khung cửa đầu vào, đầu kia được mắc chặt vào bộ phận chịu lực dưới mặt đất. Dây cáp chịu lực đủ bền để chịu được toàn bộ tải trọng (tự trọng của ống tuột và người tuột) trong quá trình cứu hộ, góc nghiêng của ống tuột là 450 so với phương thẳng đứng.
Ống tuột cứu hộ nghiêng là một thiết bị cứu hộ an toàn, nạn nhân không bị ức chế về tâm lý, không bị tác động của hơi nóng, khí độc và sự va đập.Lắp đặt dễ dàng không hạn chế bởi chiều cao tòa nhà.Ống tuột cứu hộ nghiêng ON30 được cấu thành từ các bộ phận sau:
a). Khung cửa đầu vào: khung đầu vào, khung đỡ, khung nối với thân ống, các bộ phận nối bằng kim loại, cáp đỡ.
b). Thân ống tuột gồm:Lớp chống lửa (lớp ngồi cùng), Lớp chịu lực (lớp trong cùng), 2 dây cáp chịu lực (được luồn phía trong lớp chịu lực) chạy dọc suốt chiều dài thân ống.
Ống đảm bảo cho người tuột liên tục, an toàn với tốc độ bình quân dưới 4 m/giây nhờ lực ma sát và trọng lực. Tốc độ tuột được điều chỉnh bằng sự thay đổi lực ma sát giữa người và ống tuột.
|
Hình 3. Ống tuột xoắn OĐX30
|
 Hình 4. Lắp đặt ống tuột nghiêng ON30
|
Vì vậy, ống tuột có thể sử dụng cho người già, phụ nữ có thai. Trong trường hợp cần thiết người lớn có thể bế trẻ em, người khỏe mạnh có thể bế người yếu, hoặc cho ngồi trên vai khi trượt trong ống tuột.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, các tác giả đã xây dựng tiêu chuẩn quốc gia cho các sản phẩm ống tuột cứu hộ OĐX30; ON30 và được Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành TCVN 8523 : 2010 - Ống tụt cứu người 30 m [07].
3.4. Ứng dụng thực tế đệm hơi và ống tuột cứu hộ
- Các sản phẩm đệm hơi, ống tuột cứu hộ được chế tạo bằng công nghệ nêu trên đã được Cục cảnh sát PCCC - Bộ Công an đánh giá cao trong buổi thử nghiệm thực tế tại Trường đại học PCCC ngày 23/5/2006 với sự chứng kiến của Bộ Khoa học và Công nghệ, Ban chủ nhiệm chương trình KC.02 và nhiều cơ quan ban nghành khác.
- Sản phẩm đệm hơi cứu hộ này cũng được thử nghiệm thực tế nhiều lần tại các tòa nhà 4 - 6 tầng của Viện Nhiệt đới môi trường và tại các triển lãm quốc tế về thiết bị PCCC tại Việt Nam.
- 01 đệm hơi cứu hộ ĐQ15T đã được chuyển giao cho Chi nhánh Công ty Cổ phần phần mềm FPT tại Hà Nội.
4. Kết luận và kiến nghị
Hiện nay, xu hướng phát triển nhà cao tầng tại các đô thị lớn Việt Nam ngày càng gia tăng. Do đó, các nguy cơ về mất an toàn do cháy nổ ngày càng cao, dẫn tới những thiệt hại nghiêm trọng nếu không có biện pháp ứng phó kịp thời.
Trên thế giới, đã và đang áp dụng nhiều phương tiện cứu hộ hỏa hoạn nhà cao tầng bao gồm :Sử dụng xe thang cứu hỏa,máy bay trực thăng, ống tuột cứu hộ, đệm hơi cứu hộ, dây thoát hiểm chống cháy và tuân thủ các giải pháp thiết kế. Tuy nhiên, năng lực cứu hộ hỏa hoạn nhà cao tầng tại Việt Nam còn nhiều khó khăn, bất cập do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan.
Trong thời gian qua, Viện Nhiệt đới môi trường, thuộc Viện Khoa học Công nghệ Quân sự đã nghiên cứu, chế tạo ống tuột, đệm hơi cứu hộ từ các vật liệu trong nước, đạt các chỉ tiêu kỹ thuật và có giá thành thấp hơn nhiều so với các sản phẩm cùng loại nhập khẩu.
Kiến nghị cảnh sát PCCC cần quan tâm hơn nữa trong công tác kiểm tra, giám sát đến an toàn cháy nổ tại các tòa nhà cao tầng; tăng cường huấn luyện, hướng dẫn các biện pháp thoát hiểm cho cư dân.
Kiến nghị các chung cư cao tầng phải trang bị ống tuột và đệm hơi để cứu hộ khi xẩy ra nhà cao tầng.
(1) Phùng Chí Sỹ, 2Hoàng Khánh Hòa, (2) Nguyễn Thành Nhân
(1) Viện Khoa học Môi trường, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
(2) Viện Nhiệt đới môi trường, Viện Khoa học Công nghệ Quân sự
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt IV năm 2018)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Cảnh sát PC & CC quận 2. Các giải pháp PCCC nhà cao tầng (28/11/2017)
[2]. Hạnh Quỳnh (TTXVN). Phòng chống cháy nổ tại các chung cư cao tầng ở Hà Nội - Bài 3: Sự an toàn của người dân (04/04/2018).
[3]. Văn Nguyên. Tăng cường giải pháp phòng, chống cháy, nổ (Báo Nhân dân 29/03/2018)
[4]. Nguyễn Thành Nhân và CTV. Báo cáo khoa học tổng kết đề tài cấp Nhà nước KC.02.24 (2006) “Nghiên cứu vật liệu và công nghệ chế tạo phương tiện cứu hộ hỏa hoạn khẩn cấp nhà cao tầng”. Viện Kỹ thuật nhiệt đới và Bảo vệ môi trường TP. Hồ Chí Minh, lưu trữ tại Trung tâm Thông tin KHCN, Bộ KHCN, Hà nội.
[5]. Nguyễn Thành Nhân và CTV. Báo cáo tổng kết Dự án KC.02.DA 03/06-10 “Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo và thử nghiệm đệm hơi, ống tuột cứu hộ hỏa hoạn khẩn cấp nhà cao tầng”.
[6]. TCVN 8522 : 2010- Đệm không khí cứu người 20 m và 45 m, Hà Nội, 2010.
[7]. TCVN 8523 : 2010 - Ống tụt cứu người 30 m, Hà Nội, 2010.
STUDY OF MANUFACTURING OF ESCAPE CHUTE, SAFETY AIR CUSHION FOR RESCUE OF VICTIMS IN THE FIRE OF HIGH-FLOOR BUILDINGS IN VIETNAMESE URBAN AREAS
(1) Phung Chi Sy, (2) Hoang Khanh Hoa, (2) Nguyen Thanh Nhan
(1) Institute of Environmental Science, Nguyen Tat Thanh University
(2) Institute of Tropicalization and Environment, Institute of Military Science and Technology
ABSTRACT: At present, the trend of high-floor building development in big cities of Vietnam is increasing, leading to the high risk of fire, causing serious damage if there are no response measures in time. In the world and Vietnam, a lot of fire rescue facilities for high-floor buildings have been applying. Among those, the measure using the escape chute, safety air cushionis the appropriate andfeasible one in the conditions of the narrow urban space in Vietnam.This paper presents the results of the study and manufacture of escape chute, safety air cushionfrom domestic materials, which meet technical requirement and have a cost much lower than imported products of the same type.
Keywords: High-floor building, fire, escape chute, safety air cushion.
