導語：隨著城市的快速發展，交通出行需求和交通供給之間的失衡愈加突出，使得城市交通系統越來越脆弱，一次極端天氣就可能造成城市交通系統的癱瘓。例如，夏季暴雨過後，部分城市立交橋下出現積水，給道路交通的正常運行帶來極大影響，考量著公安交管部門的管理能力。那麼，下凹式立交橋積水的常見原因有哪些？如何排水？又應當給駕駛人哪些有效提示呢？
【積水引起交通安全事故成因分析】
作為承載了2000多萬人口及超過500萬輛機動車的現代化大都市北京，幾乎每年都會在暴雨中遭受沉重打擊。2012年7月21日10時至22日6時，“61年最大暴雨”襲擊北京，城區平均降雨量達215毫米，這場突如其來的大暴雨給北京的交通運行造成了極其嚴重的影響，城區95處道路因積水斷路，部分立交橋下積水嚴重，導致車輛被淹沒、駕駛人被困車中。
通過對積水斷路區域進行調查發現，暴雨造成的積水路段大部分是下凹式立交橋下的低窪區，而這些立交橋恰恰又分佈在城市主幹道上，是許多車輛和行人的必經之地。
1 下凹式立交橋排水能力不足 導致橋區積水引發事故
目前北京下凹式立交橋排水設施以雨水篦子為主。雨水篦子尺寸約為70cm*50cm，下接直徑約15cm的排水孔，每個下凹式立交橋橋區都在最低處、匝道、斜坡路段等不同地點設置數個雨水篦子。當暴雨來臨時，整個下凹式立交橋橋區的雨水量都會沿斜坡向橋區最低處彙集，因此這些雨水篦子的排水能力直接決定了下凹式立交橋橋下的積水深度。但是由於部分立交橋的自身建造條件無法完全發揮雨水篦子的排水能力，致使大量雨水彙集。
為了直觀體現下凹式立交橋存在的積水問題，下面我們以建國門橋為例來說明。
建國門下凹式立交橋積水情況調查分析
建國門橋是東二環與長安街相交區域的一個下凹式立交橋，上層橋面為東西走向，連接長安街與建外大街；中層橋面為東西走向的輔路；下凹路面為南北走向，為東二環主路，其中西南匝道連接通惠河北路高架橋。汛期時，建國門橋下容易形成積水。
▲圖：建國門橋平面圖
根據建國門橋橋區雨水可能彙集區域的實測，可得路面基本數據為：建國門橋主路東南匝道口至西南匝道口距離為85m，寬度約為36m；匝道進口至匝道出口約為120m，平均寬度約為12m，路側步道寬度1.5m；東二環建國門橋南側縱坡起始路段至建國門橋北側縱坡終點路段長度約為300m，東二環主路寬度約為28m；通惠河北路橋面縱坡路段長度約為120m，寬度約為7m。
為了保證後續研究的可靠性，筆者多次在雨天時對建國門橋橋區的雨水彙集狀況進行調查。下面左圖為大雨時通惠河北路進口位置實拍，整個縱坡段的全部雨水只能通過傾斜路面向下流，和東二環主路的雨水彙集在一起。右圖為大雨時建國門橋西南匝道實拍，由於匝道處沒有設置雨水溝，幾乎所有的雨水都只能沿匝道內側流向低處。
▲圖：通惠河北路路面雨水彙集示意圖、建國門橋西南匝道路面雨水彙集示意圖
下圖為大雨時建國門橋西南角雨水合流點實拍，箭頭1所示為東二環南段主路彙集的雨水；箭頭2所示為建國門橋西南匝道彙集來的雨水；箭頭3所示為通惠河北路橋面彙集的雨水，三股雨水幾乎全部匯入建國門橋底。
▲圖：建國門橋西南角雨水彙集示意圖
我們可以粗略估算一下彙集到建國門橋下的雨水量。選取建國門橋任意1/4橋區進行估算，雨水彙集區域包括建國門橋半幅主路、主路進入東二環的匝道、綠化島四周的安全島、東二環半幅主路。需要注意的是建國門橋區西南角還應加入通惠河北路橋區，輔路積水進入主路可暫時不予考慮（輔路和主路之間有綠化帶隔離，並且輔路有自己的排水口，只有主輔路進出口之間的部分水流可能進入主路，所以相對於主路的水量來說很少，可以不計）。估算區域示意如下圖所示：
▲圖：建國門橋區雨水彙集區域示意圖
根據估算，建國門橋區雨水彙集區域面積約為20300㎡，取12h大雨雨量等級和暴雨雨量等級的臨界點30mm時，彙集的雨量約為609m³。這些雨水如果不能及時排出，經過合流後，非常容易在低窪區形成積水。
需要注意的是，雨水篦子的設置位置通常在道路邊緣線外側，方向為平行於道路邊緣線。根據大雨時實際觀測，通常只有距道路邊緣線1m-2m區域內的雨水能夠排入雨水篦子，絕大部分雨水仍然沿路面流向下凹區域。因此，如何能充分發揮雨水篦子的排水能力，使得大部分雨水在沿斜坡向橋區最低處彙集的過程中就被排出，成為解決下凹式立交橋積水問題的關鍵。
▲圖：雨水篦子排水能力示意圖
2 對駕駛人告知不足 導致駕駛人盲目涉水引發事故
通過對暴雨災情的調查發現，許多車輛被積水淹沒是由於無法瞭解前方積水的深度是否足以使車輛通過。在焦急和驚慌等情緒的影響下，部分車輛貿然駛入積水區，導致車輛熄火，進而引發後續的交通安全事故。
建國門下凹式立交橋積水提示標誌調查分析
目前，建國門橋下低窪區設有水位警戒線和水準尺等積水提示標誌，以供過往駕駛人參考，但是其收效卻微乎其微，下面是筆者的實地調查：
如下圖所示，建國門橋下的積水提示標誌設置在橋下內壁之上，駕駛人在進入下凹式橋區時無法看見提示標誌；並且由於橋洞中光線較暗，在天氣不好時即使車輛從標誌旁駛過也很可能無法發現標誌。
▲圖：建國門橋下南向北方向實拍
由於積水提示標誌設置在橋下最深處，即使駕駛人能發現標誌，但此時車輛已經進入積水區，很可能已經造成無法挽回的結果，標誌不能起到“提示、預警”的作用。
▲圖：建國門橋下積水提示標誌
提示標誌的特點必須是內容表達明確。但是，建國門橋下的積水提示標誌僅由紅黃兩條標線組成，缺乏必要的說明，無法讓駕駛人在短時間內獲取所需的警戒水位信息，在日常交通參與中無法起到應有的作用。
▲圖：建國門橋下積水提示標誌
通過上述調查及分析，下凹式立交橋提示標誌主要存在以下三個問題：標誌不易被發現、標誌的提前警示作用較差、標誌的信息表達效果不足。
【下凹式立交橋如何減少甚至消除積水？】
為了解決下凹式立交橋積水問題，北京市政府及相關部門採取了多重舉措，如：實時視頻監控下凹式立交橋、建立專項保障方案；對下凹式立交橋逐一制定疏導繞行方案、及時發佈交通信息；在道路上設置掉頭閥方便及時撤離；安裝擋水板、改造雨水管線；設置蓄水池並提高防洪標準等級等等。但是這些措施存在耗資巨大、具體效果有待觀察等問題。如何在現有條件下充分利用併合理改進，發揮其應有的效果？可通過“截源引流”法來解決這一問題。
1 設置排水溝槽 對積水“截源”並“引流”
要解決積水問題，首先要考慮的是水的來源。根據現場實際勘察，二環路、三環路、四環路、五環路都是溝槽式路面（即兩邊都有不小於40cm的硬化路崖，這種硬化路崖使整個環路路面形成封閉的溝槽），整體路面的雨水只有通過雨水口排出；由於雨水口均修建於路側，同時道路施工工藝達不到側傾的效果，加之長時間的車輛碾壓，造成路面不平，致使十幾米寬的路面上的雨水很難按照人為意願順暢地到達雨水口，最終造成路面積水。當積水達到一定深度後，“水往低處流”的自然法則使整體溝槽式的路面積水自然地湧向了下凹式的橋區。
東二環一個方向的路寬為14米左右，雨水篦子50cm寬、70cm長，路面僅有一到兩米的雨水能夠流到雨水篦子處，其他十多米寬的雨水會沿路面向下凹式立交橋流淌。加之上環式立交橋橋面匝道的雨水也向環路的主、輔路下洩，下凹式立交橋下積水就成為了必然。以朝陽門橋為例，朝陽門橋至建國門橋路面的積水一半流到建國門橋下，一半流到朝陽門橋下。朝陽門橋至東四十條橋之間，一半流到了朝陽門橋下，一半流到了東四十條橋下（其他環路下凹式立交橋同理）。（由於排水系統問題、倒灌問題造成的積水是一個複雜的系統工程，暫不予討論。本文現階段只討論“截源引流”法緩解下凹式立交橋橋下積水的問題。）
2 “截源引流法”實施步驟
在下凹斜坡路面設置鋸齒形溝槽
鋸齒形設計既可以減輕車輛輪胎對溝槽的壓力、增加溝槽穩定性，又可以增加集水效果，而且便於道路清掃。如下圖，在下凹斜坡路面設置與路崖成45度角的鋸齒形溝槽，設置方向從道路中心線處指向路側的雨水篦子，溝槽長度為道路中心線處到路側雨水篦子的距離，深度為10cm、寬度5cm。為減小車輛駛過的顛簸感和增加溝槽的穩定性，可以每隔10-15cm設置鋸齒，單個鋸齒為等邊三角形，底長10cm，高15cm。
為了儘可能地將高處雨水全部排入雨水篦子，可連續設置兩道溝槽（即一道普通溝槽和一道鋸齒形溝槽），以便在雨量較大時，雨水無法完全湧入第一道溝槽時，經第一道溝槽緩衝之後，可湧入第二道溝槽，繼而排入雨水篦子。兩道溝槽之間距離可設為50cm。為便於道路清掃，從齒尖至槽底可設為漸變斜面（即水平方向上溝槽呈中間高、兩邊低）。
▲圖：鋸齒形溝槽設置示意
下凹式橋區底部水平區域設置魚刺形溝槽
魚刺形溝槽需設置在下凹式橋區底部水平區域，方向垂直於現有道路的雨水口，規格尺寸可參照鋸齒形設計。由於道路中間雨水量比兩側雨水量大，魚刺形溝槽便於將道路中間的雨水向兩側排出，並且魚刺形狀的設計便於道路清掃。
▲圖：魚刺形溝槽設置示意
降低路側雨水口的高度
若將現有與路面相同高度的水篦子通過改造降低其高度，低於路面5至10cm，可便於雨水集中，使溝槽集水效果更為突出。
合理設置蓄水池
合理地設置蓄水池對於暴雨時積蓄雨水、減小低窪區的積水壓力具有重要意義。由於大型蓄水池不僅造價較高，而且對道路資源也是一種浪費，因此建議因地制宜的設置多個小型蓄水池。小型蓄水池可選擇在綠化區域設置，並且地面3米以下空間可採用滲透式，以保證既不影響綠化植物的生長，又能達到蓄水的效果。
3 “截源引流法”應用於建國門下凹式立交橋示例
在建國門橋南二環主路現有雨水口處可修建溝槽組，初步估算可建五組（一組即一道普通溝槽和一道鋸齒形溝槽），可攔截南向北主路的雨水流到橋下（可減少長200米、寬14米的積水量）。
▲圖：縱坡面溝槽設置示意圖
在建國橋四個匝道現有雨水口處修建鋸齒形溝槽，可攔截橋面及部分匝道雨水。在匝道與主路交接處修建鋸齒形溝槽，可徹底解決橋面、匝道雨水（可減少長100米、寬10米的積水量）。在下凹式立交橋最低處建魚刺形溝槽，可使積水迅速流至雨水口。
▲圖：主路、匝道等處溝槽設置位置示意圖
綜上，通過溝槽的合理設置，可有效的控制、截流、引流下凹式立交橋的積水源頭。
4 “截源引流法”的優點
穩定性
由於溝槽設置方向沿橫坡面與縱坡面的交線，指向路側的雨水篦子，即45度傾斜方向。車輛駛過瞬時只有一個車輪碾過溝槽，有利於減少汽車的顛簸感。
集水效果突出
第一道溝槽可以確保大部分雨水經溝槽排出，當水量較大，第一道溝槽不足以排出所有雨水時，第二道溝槽可將其餘的水量引入雨水篦子。兩道溝槽的並列設計可保證良好的集水效果。
便於清掃
溝槽的鋸齒設計便於清掃車的清掃裝置對溝槽處進行清掃。
減小車輛輪胎對溝沿的壓力
鋸齒形設計使得車輪碾過溝槽時，溝沿的受力不均勻，可減小輪胎對溝沿的壓力，防止溝槽受破壞。
清掃工程量小、造價低
整個設計工程量較小、施工簡便，造價較低，便於實施。
【下凹式立交橋形成積水後 如何有效提示駕駛人？】
針對前文的分析，結合交通工程學的基本理論和方法，可以設置簡單、便捷、直觀、醒目、明確、實用的積水提示標誌來達到提醒駕駛人注意、警覺的效果，即“三色四級”提示法。
1 “三色四級”提示法實施步驟
“三色四級提示法”是指利用三種顏色的路面標線，標示出其對應的積水深度，並設置必要的標誌起到輔助說明的作用：
路面標線提示
在距離下凹路面最低點水平面20cm處，沿此水平面與路面的交線劃設單白實線（提示線）；（為便於觀察，圖中用黑色實線替代白色實線）
在距離下凹路面最低點水平面25cm處劃設單黃實線（警示線）；
在距離下凹路面最低點水平面30cm處劃設單紅實線（警戒線）；
在距離下凹路面最低點水平面50cm處劃設雙紅實線（危險線）。
▲圖：“三色四級提示法”
立面標誌提示
面對來車方向設置警告標誌牌。為了使駕駛人更容易發現標誌，更容易清楚地獲取標誌信息，建議設置立面警告標誌。警告標誌設計為三角形、黑框黃底的，標誌上表明積水深度，背景使用反光材質，便於駕駛人在光線不佳時辨認。
▲圖：積水提示標誌樣例
為了便於駕駛人獲得信息，在來車方向所面對的牆上，可設置水位警戒線和警告標誌，駕駛人可通過觀察前方積水水面和水位警戒線的相對位置來判斷積水深度。
▲圖：正對來車方向的提示標誌設置
如果有條件的情況下，在下凹橋洞上方設置電子顯示屏，面對來車方向，提示前方積水危險，可使警示作用更佳。
在道路右側設置警告標誌牌。為了將“三色提示法”的效果發揮到最大，可在道路右側設置警告標誌牌，使駕駛人更充分地獲取信息。警告標誌牌設置的位置和其對應的標線處於同一水平面，並和麵對來車方向的警告標誌牌相對應，以達到更清楚地標明積水深度的良好效果。
▲圖：道路右側警告標誌
根據實際雨情加設季節性積水提示標誌。此外，在雨季時也可在下凹路面的中心隔離護欄或路側牆上臨時加設季節性積水標誌，實時、有效地為駕駛人提供出行的安全保障。
這一提示方法不僅適用於城市下凹式立交橋，同樣適用於山區的漫水橋。
2 “三色四級”提示法的優點
“三色四級提示法”具有樣式簡單、施工簡便、內容直觀、色彩醒目、目的明確、明瞭實用等六個顯著特點，其優勢在於當駕駛人駕車到達下凹式立交橋區時，可以很容易通過路面的標線和積水水平面的位置對比來精確估計積水深度，從而做出正確的選擇，避免盲目進入積水區。
（文 / 北京市交管局 金連成 、田穎濤）
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