山區高速公路隧道景觀營造技術
——以城開高速為例

熊 瀟, 劉俊樊, 胡軍發

(招商局重慶交通科研設計院有限公司, 重慶 400067)

隨著我國高速公路網逐漸向山區延伸,山區高速公路隧道數量和規模不斷攀升,截至2022年底,我國公路隧道已有22 476座,隧道數量和規模已位列世界首位。公路運營中,隧道段落是交通事故易發、多發區域,其交通事故率及致死率均高于普通路段[1]。因此,為改善公路隧道的行車環境,增強山區高速公路行車的舒適性和安全性,結合公路周邊環境和隧道工程的特點,對隧道洞門和隧道洞內展開景觀設計,打造具有特色的隧道景觀。

受駕駛人直接影響的隧道交通事故調查中發現,由于駕駛人感知遲緩、注意力分散、心理緊張或疏忽大意等因素導致的事故數約占82%[2]。駕駛人對隧道交通中動態信息的及時感知、正確判斷和精準操作是確保隧道交通安全的前提,而駕駛心理在信息的接受、處理及判斷中會受到潛移默化的影響。在公路上行駛時,受隧道自身狹長封閉結構特殊性的影響,視覺連續性被阻斷,導致駕駛人無法準確判斷前方道路終點,心里產生不安和焦急感,進而影響駕駛人對信息的判斷和反應能力[3]。在駛近隧道的過程中,駕駛人的視線會被隧道洞門、隧道銘牌及交通標志所吸引,若視線偏離道路的時間過長,則不能及時判別前方交通狀況。車輛駛入隧道時,因隧道洞內外巨大的亮度差,白天常出現“黑洞效應”,或晚上出現“白洞效應”,駕駛人需要一段時間適應,在該時間段內易發生交通事故?！昂诙葱毕Ш?駕駛人從廣闊的洞外過渡到空間狹小、景觀單調的隧道內,駕駛人的焦慮感和枯燥感加重[4]。為了盡早駛出隧道,駕駛人往往產生逃逸心理,不由自主地加快速度,這在長大隧道中尤為明顯。

因此,符合駕駛安全與舒適的隧道內景觀對緩解駕駛人的疲勞、焦慮以及安全行車非常重要。目前公路隧道景觀設計也有運用,但缺乏成熟完善的行業規范和設計體系,設計人員主要依據個人喜好或慣性思維進行景觀設計,甚至部分隧道的設計方案未充分考慮駕駛安全性和舒適性。因此,本文針對目前公路隧道景觀設計進行系統梳理,總結了合理適宜的公路隧道景觀設計策略,并基于此,以城開高速公路隧道景觀工程為例,提出洞門景觀和洞內景觀的設計思路、設計手法,以供山區公路隧道景觀的設計和研究工作提供參考。

1 公路隧道景觀設計國內外現狀

國外在山區高速公路隧道建設過程中重點倡導對洞門周邊環境和自然生態的保護,洞門結構工程強調與環境的融合;洞內環境根據隧道長度、寬度等合理開展景觀設計,起到改善行車環境、緩解行車壓抑感的目的。日本對隧道洞口景觀的研究與應用主要是致力于弱化隧道洞口形式,使之與附近山體融為一體,盡力與自然相協調[4],如圖1所示;德國對隧道洞口景觀設計中倡導應與道路整體環境相協調,將環境破壞程度降到最低,如圖2所示。

挪威萊達爾隧道是世界上最長的公路隧道之一,全長24.5 km。為改善洞內單一環境,提高駕駛人舒適感,隧道被3個洞室分為4個部分,藍色和黃色的燈光模擬日出時的景象,燈光與隧道內壁搭配巧妙,給駕乘者帶來了一種夢幻的視覺體驗,如圖3所示。這些洞室和燈光旨在打破單調的隧道環境,提供令人耳目一新的視野,有助于緩解幽閉恐懼癥和長期處于隧道內帶來的精神壓力。

圖1 削竹式隧道(日本)

圖2 端墻式隧道(瑞典)

圖3 挪威萊達爾隧道內景觀

隨著我國高速公路網的不段完善,長隧道、特長隧道逐年增多,同時我國民族眾多,公路沿線人文風情豐富。因此,我國隧道洞門景觀和洞內裝飾設計中,既考慮了長隧道的行車安全問題,又適度植入了當地的人文景觀,不僅提升了行車舒適性,還借助隧道工程展現了當地的風土人情,如西康高速的秦嶺隧道、雅康高速的二郎山隧道。

1) 秦嶺終南山隧道

秦嶺終南山隧道單洞長18.02 km,雙向4車道。為緩解司機的焦慮情緒和壓抑心理,特意設計了由藍色、紅色和白色熒光燈管照明的特殊燈帶,分別組成朝霞、晚霞、藍天、白云等圖案,搭配多種仿真樹木和草坪形成獨特的隧道景觀,如圖4所示,從而將特長隧道分為幾個短隧道,達到了緩解駕駛疲勞和焦慮的作用。

2) 二郎山特長隧道

二郎山特長隧道全長13.4 km,每約4 km就有幾百m車道從2車道增為4車道,隧道頂上就會出現由8萬個LED燈點亮形成五星紅旗、紅葉、藍天等圖案交替出現,如圖5所示,調節隧道里單一的駕駛視線和壓力感,以達到緩解視覺疲勞,保證行車安全的目的。

圖4 秦嶺終南山隧道內景觀

圖5 二郎山隧道內景觀

綜上所述,我國現階段山區高速隧道景觀營造過程中需重點關注:與周圍環境的融合,改善行車環境、提升行車安全,展現沿線人文特色。

2 山區高速公路隧道景觀設計策略

隧道景觀營造是一項綜合性工程,需以安全為前提,考慮洞口及洞內的視覺效果和行車心理,才能營造出既安全、舒適,又與環境協調的隧道行車環境。在具體設計中,要充分考慮山區地域的地理特征,加強隧道景觀美學性、生態性的一體化設計,保證隧道景觀營造技術的可行性,確保景觀營造效果能滿足現代化高速公路工程的建設標準[5]?；谏絽^高速公路隧道工程的特點,結合目前隧道景觀工程設計的重點和經驗,提出了以下幾個方面的設計策略。

2.1 加強隧道景觀的融合性設計

洞口堅持保護和節約自然資源的原則,盡可能減少對土地、水、生物資源的破壞,提高自然資源的使用率,將自然元素及自然過程顯露以引導人們體驗自然,喚醒人們對自然的關懷。

絕大多的洞口環境處于有原生植被覆蓋的地區,但因洞口自然條件的差異性,隧道景觀設計的場地條件具有多樣性[6]。因此,隧道洞口景觀設計就需要對隧道洞口的自然環境進行系統性、實用性的研究,充分利用自然界的山、水、生物等自然環境的優越條件,加強一體化的融合性設計,使隧道和周邊環境有機結合,降低生硬感、壓迫感。

2.2 強調自然色彩和肌理設計的協調性

由于隧道進出口存在亮度差,駕駛人瞳孔面積會急劇變化,若變化超過視覺適應能力,則會進入瞬時盲期,從而產生視覺震蕩現象[7]。進入隧道前,洞門和周邊環境的亮度是決定駕駛人瞳孔大小的主要因素,而洞內外亮度差則影響駕駛人明暗適應的時間。對于端墻式洞門,應著重考慮其表面顏色對隧道洞外亮度的影響。同時,隧道洞口的色彩可以多樣化,常用色彩是材料本色[8],如混凝土的青灰色、磚砌體的色彩或毛石的自然色澤等。近年來,因石材、涂料等新型材料的不斷創新,出現了各種顏色,打破了隧道洞口單一的局面。一般來說,色彩的使用宜單純,不應采用高純度的明亮色,避免視覺上的突兀感,顏色的使用盡可能控制在2種左右。既有高速公路上景觀調研發現,過于精致或顏色對比強烈的壁畫裝飾會分散駕駛人注意力,既影響行車安全,也感到與自然不相融。相對而言,簡單的橫豎條紋處理相比無肌理壁面,行車舒適性有較大提升,好感度也較高[9]。

材料肌理可通過人工設計方式改變,主要體現在材料表面紋飾的變化,肌理的設計應盡可能降低亮度并減輕洞口的壓迫感。在實踐設計中,可對水泥衍生品采用塑面、鑿毛、橫向線條、豎向線條等材料肌理的簡單變化來降低大面積端墻的壓迫感。

2.3 重視洞口綠化設計

綠化設計應尊重地方性,表現在:尊重傳統文化和鄉土知識;適應場所自然過程;采用當地植物材料和建材進行設計。在對隧道洞口進行設計時還需考慮下述2點:

1) 對洞口已破壞生態環境的區域以植被恢復為主展開綠化設計,它能重新喚起人與自然的天然情感聯系,在生態、文化和設計之間架起聯系的橋梁。

2) 洞口兩側和兩洞之間,特別是兩線分離時,需安排較為自然式的群落種植,兩線之間宜選擇種植喬木和攀巖藤本形成綠廊,暗化洞前光線[10]。

因此,隧道洞口綠化是隧道景觀設計中不可或缺的一環,也是提高駕駛舒適性以及緩解洞內外亮度差的重要手段,且有別于普通路段的綠化。隧道洞口綠化是一個系統工程,需要考慮的因素較多[11],如在不同地區、不同海拔,應考慮植物種類如何選擇,植被之間如何有效搭配等。

2.4 改善隧道洞門線性

墻式洞門上部線形的常見形式有直線、曲線和城墻式等。經比較,曲線形洞門好感度較高,且最為舒適;城墻式相比直線形,對行車舒適性并未產生顯著影響。但當曲線形狀、壁畫裝飾疊加時,隧道洞門外觀過于繁瑣,會過多地吸引駕駛人的注意力而存在分心的隱患[9]。因此,在建設條件允許時,隧道洞門應盡量選擇外露面積小的洞門。當因實際情況選擇墻式洞門時,需通過景觀設計的手法,弱化其結構體量,降低“黑洞效應”,提高行車舒適性。

2.5 加大附屬設計

山區高速公路隧道洞口的邊坡及仰坡體量較大,對環境、視覺、心理的影響較為強烈,在景觀設計中,應與周邊環境協調、統一。作為典型的“面”元素,設計的最佳手法是融合,其次是“破”。融即融于自然;“破”即在無法實現與自然融為一體時,如大型擋墻墻面的存在,需化大為小,化直為曲,減低“面”的單調、呆板和壓迫感。同時,還要保證標志牌的多樣統一,結合構筑小品或通過塑石、置石的形式進行銘刻設計。

2.6 強化安全性設計

高速公路隧道內為駕駛人提供視覺線索的參照物極其有限,不良視覺參照系是駕駛人產生視錯覺的主要原因。因此,以安全為前提的隧道內裝飾,圖案不宜頻繁變化,宜采用大幅、簡潔、易識別的圖案,且滿足動視覺特點的直線長度的適宜范圍,駕駛人駕駛過程中的注視行為注視興趣區域,能夠綜合反映駕駛人對駕駛環境的直觀感受[12]。

3 山區高速公路隧道景觀設計原則

3.1 因地制宜

山區高速公路隧道工程的建設環境具有多樣化特征,為了在提高隧道營造質量的基礎上充分體現出地方特色,在對隧道景觀進行規劃時要依照因地制宜的原則開展設計工作。實際上,山區高速公路隧道的景觀營造形式應強調動態化效果,通過各類植物、藝術設計的有效結合讓車輛在行駛過程中感受到當地的風土人情和歷史文化,以此加強藝術美學與項目功能的協同配合,強化隧道景觀營造效果同周邊環境的協調性。

3.2 安全優先

隧道構筑物開展景觀設計工作時,應秉承安全優先的原則選擇合適的景觀營造技術,在充分掌握周邊環境及隧道內部施工條件的基礎上,以安全性為前提,明確隧道內部裝飾、景觀營造技術、工藝及材料,并對隧道內部的照明系統進行優化設計,保證隧道內部的照度,在確保隧道交通安全及內部環境安全的同時,實現安全性及舒適性的兼顧設計,確保隧道景觀的營造質量,提高隧道內部的安全系數。

3.3 適應性

基于山區環境的多元化特征,在山區高速公路隧道景觀設計時,需以視角角度出發,采取流暢、安全、簡潔的營造技術和工藝打造出辨識度高、賦有文化內涵及地域特色的景觀圖案,充分考慮景觀營造技術的適應性,增強隧道內部的視角導向,提高駕駛人對隧道景觀的興趣,以明亮、豐富的景觀效果提升駕駛人的警覺性,在強化隧道景觀營造質量的基礎上,保障隧道內部行車的安全性[1]。

3.4 體現地域文化特色

在山區高速工程隧道設計過程中,通過營造氛圍感景觀可充分體現出當地的地域文化,展現地方民族特色,將民族文化同現代化景觀設計相融合,可使隧道洞口及內部景觀成為高速公路沿線中的個性化設計載體,有利于增強隧道洞口及內部景觀的文化內涵[13],特別是文旅交通成為公路交通的高質量發展階段,在高速公路的隧道洞口可通過合理規劃、科學布局提高山、石、草木的利用率,加強自然元素的協調設計,促進畫境和意境的有機結合,提高現代化山區高速公路工程的設計質量。

4 城開高速公路隧道景觀營造

城開高速項目位于銀百高速城口(陜渝界)至開州段,是國家高速公路網銀川至百色國家高速公路(G69)中的渝境北段,地處中國西南部長江上游地區,其北部、東部及南部分別有大巴山、巫山、武陵山、大婁山環繞,地貌以丘陵山地為主。城開高速公路全長128 km,共計隧道19座,橋隧比高達81%,其中城開隧道長11.5 km,是目前重慶已建成最長的高速公路隧道[14]。

4.1 隧道景觀設計理念

城開高速公路沿線具有優美的自然風景以及豐富的人文資源。古代秦巴先民克服秦嶺、大巴山阻隔,開通了數條古道,史稱秦巴古道。項目起點開州區位于秦巴古道重要路段,它不僅是一條經濟動脈,一條軍事通衢,還是一條文化走廊。隨著城開高速的開通,將在千年之后重現秦巴“天寶荔枝路”,再次演繹盛唐時期開縣“路接長安”時的繁榮。城口縣紅色歷史厚重,是川陜革命根據地的重要組成部分,也是重慶市唯一成建制建立了縣區鄉村四級蘇維埃政權的革命老區。

因此,本次城開高速隧道景觀以“問道山川 重塑秦巴古道記憶”為設計理念,設計元素提取見表1,結合沿線優美的風景、豐富的資源、多樣的民俗、淳樸的民風和濃郁的地域文化,充分利用道路內外的景觀要素,呈現“穿城口至開州的美麗大道,畫民風的魅力長卷”的風貌,打造詩情畫意公路文旅景觀。

表1 設計元素提取

4.2 隧道洞門景觀設計

1) 景觀段落劃分

城開高速公路包括隧道19座共37端,其中端墻式隧道28端,削竹式隧道9端,根據所處地理位置及現場實際情況,將全線隧道分為一般隧道和重點隧道進行隧道洞門裝飾景觀打造,如圖6所示。隧道整體景觀以“秦巴古道”為故事脈絡,以浮雕造型彩繪的形式展現,加以人文景觀特色點睛,在隧道洞門上呈現出獨特的文化底蘊。同時,從安全角度出發,選擇合適的端墻表面紋飾、肌理和色彩等設計元素,提高隧道洞門景觀的安全性,增加駕駛的舒適性[12],給駕乘者腦海里留下文化的印記,成為文化宣傳、城市宣傳的窗口。

圖6 隧道洞門景觀段落劃分

2) 隧道洞門景觀方案

重點隧道洞門采用浮雕彩繪加真石漆涂裝的手法對端墻進行裝飾,黃金比例橫對端墻進行塊面分割,減少體積感,中間部分卷軸如徐徐展開的美麗畫卷,繪以山巒疊嶂的山水裝飾線條,大地色系與環境相協調,搭配與段落呼應的文化浮雕,營造特色洞門景觀,如圖7所示。

(a) 城開隧道洞門景觀效果圖

(b) 城開隧道洞門景觀實景圖

(c) 百戰溪隧道洞門景觀效果圖

(d) 百戰溪隧道洞門景觀實景圖

一般隧道洞門對墻面進行大塊面分段涂裝,整體視覺效果簡潔大方,色彩統一,為了弱化大面積涂裝的單調感,在端墻中間部位增加一條浮雕裝飾,豐富景觀層次,弱化端墻體量,與重點隧道有良好過渡,如圖8所示。

(a) 財神梁隧道洞門景觀效果圖

(b) 財神梁隧道洞門景觀實景圖

削竹式隧道洞門根據《重慶市公路隧道洞門銘牌設置指導意見》,采用支架式洞銘牌,不銹鋼成品正紅色華文行楷字體,不銹鋼成品字支架支撐設置于洞門拱頂正中間位置,整體視覺效果簡潔美觀,如圖9所示。

圖9 削竹式隧道洞門景觀效果示意

4.3 城開隧道內飾景觀設計

1) 景觀段落劃分

城開隧道是重慶境內最長的隧道,隧道全長11 472.5 m,是本項目的控制性工程之一。由于隧道長,洞內通行時間長,為改善隧道內長時間封閉的行車環境,提升行車安全感、舒適感,對城開隧道內進行車環境提升設計,通過綜合分析隧道長度、時速、寬度等諸多因素,結合實際情況予以科學、合理的規范化設計,在保證整體結構安全性的基礎上,提高隧道內的視覺效果,提升內部環境的舒適性[15],改善隧道內環境單調,優化視覺感受,緩解行車封閉感、壓抑感。

在隧道建設中預留4段景觀拓寬段,分別為右線1號景觀拓寬段、右線2號景觀拓寬段;左線1號景觀拓寬段、左線2號景觀拓寬段,各100 m。為達到更好的視覺效果,在景觀段前后各設置40 m景觀過渡段,如圖10所示。

單位:m

2) 洞內景觀段方案

景觀段隧道全斷弧采用3D裸眼彩繪,兩側融入城口、開州兩地景觀特點,打造春季油菜花盛開,夏季漢豐湖攬勝,秋季彩葉繽紛,冬季雪山云海,盡顯春夏秋冬自然景色。

在隧道景觀拓寬段設置有起伏的山形3D立體前景,結合光影變化,提升了可變色景觀照明氛圍,同時還預留音響設備,結合四季特征與環境融合,形成聲光電4D景觀,如圖11所示,進一步營造了舒適、安全的行車環境,緩解了特長隧道行車的壓抑感,提升了行車安全性。

(a) 城開隧道洞內景觀(春)效果圖

(b) 城開隧道洞內景觀(春)實景圖

(c) 城開隧道洞內景觀(秋)效果圖

(d) 城開隧道洞內景觀(秋)實景圖

5 結論

本文通過分析山區高速公路隧道景觀營造的現狀,提出了山區高速公路隧道景觀營造的融合性、協調性、洞口綠化設計、洞門線性、附屬設計及安全設計6個方面的設計策略,并總結了因地制宜、安全優先、適應性、體現地域文化特色4個方面的設計原則。最后,通過城開高速公路隧道景觀設計案例,詳細分析了項目設計理念、思路和方案,供同類項目參考。