山区高速公路隧道景观营造技术——以城开高速为例

熊 潇, 刘俊樊, 胡军发

(招商局重庆交通科研设计院有限公司, 重庆 400067)

随着我国高速公路网逐渐向山区延伸,山区高速公路隧道数量和规模不断攀升,截至2022年底,我国公路隧道已有22 476座,隧道数量和规模已位列世界首位。公路运营中,隧道段落是交通事故易发、多发区域,其交通事故率及致死率均高于普通路段[1]。因此,为改善公路隧道的行车环境,增强山区高速公路行车的舒适性和安全性,结合公路周边环境和隧道工程的特点,对隧道洞门和隧道洞内展开景观设计,打造具有特色的隧道景观。

受驾驶人直接影响的隧道交通事故调查中发现,由于驾驶人感知迟缓、注意力分散、心理紧张或疏忽大意等因素导致的事故数约占82%[2]。驾驶人对隧道交通中动态信息的及时感知、正确判断和精准操作是确保隧道交通安全的前提,而驾驶心理在信息的接受、处理及判断中会受到潜移默化的影响。在公路上行驶时,受隧道自身狭长封闭结构特殊性的影响,视觉连续性被阻断,导致驾驶人无法准确判断前方道路终点,心里产生不安和焦急感,进而影响驾驶人对信息的判断和反应能力[3]。在驶近隧道的过程中,驾驶人的视线会被隧道洞门、隧道铭牌及交通标志所吸引,若视线偏离道路的时间过长,则不能及时判别前方交通状况。车辆驶入隧道时,因隧道洞内外巨大的亮度差,白天常出现“黑洞效应”,或晚上出现“白洞效应”,驾驶人需要一段时间适应,在该时间段内易发生交通事故。“黑洞效应”消失后,驾驶人从广阔的洞外过渡到空间狭小、景观单调的隧道内,驾驶人的焦虑感和枯燥感加重[4]。为了尽早驶出隧道,驾驶人往往产生逃逸心理,不由自主地加快速度,这在长大隧道中尤为明显。

因此,符合驾驶安全与舒适的隧道内景观对缓解驾驶人的疲劳、焦虑以及安全行车非常重要。目前公路隧道景观设计也有运用,但缺乏成熟完善的行业规范和设计体系,设计人员主要依据个人喜好或惯性思维进行景观设计,甚至部分隧道的设计方案未充分考虑驾驶安全性和舒适性。因此,本文针对目前公路隧道景观设计进行系统梳理,总结了合理适宜的公路隧道景观设计策略,并基于此,以城开高速公路隧道景观工程为例,提出洞门景观和洞内景观的设计思路、设计手法,以供山区公路隧道景观的设计和研究工作提供参考。

1 公路隧道景观设计国内外现状

国外在山区高速公路隧道建设过程中重点倡导对洞门周边环境和自然生态的保护,洞门结构工程强调与环境的融合;洞内环境根据隧道长度、宽度等合理开展景观设计,起到改善行车环境、缓解行车压抑感的目的。日本对隧道洞口景观的研究与应用主要是致力于弱化隧道洞口形式,使之与附近山体融为一体,尽力与自然相协调[4],如图1所示;德国对隧道洞口景观设计中倡导应与道路整体环境相协调,将环境破坏程度降到最低,如图2所示。

挪威莱达尔隧道是世界上最长的公路隧道之一,全长24.5 km。为改善洞内单一环境,提高驾驶人舒适感,隧道被3个洞室分为4个部分,蓝色和黄色的灯光模拟日出时的景象,灯光与隧道内壁搭配巧妙,给驾乘者带来了一种梦幻的视觉体验,如图3所示。这些洞室和灯光旨在打破单调的隧道环境,提供令人耳目一新的视野,有助于缓解幽闭恐惧症和长期处于隧道内带来的精神压力。

图1 削竹式隧道(日本)

图2 端墙式隧道(瑞典)

图3 挪威莱达尔隧道内景观

随着我国高速公路网的不段完善,长隧道、特长隧道逐年增多,同时我国民族众多,公路沿线人文风情丰富。因此,我国隧道洞门景观和洞内装饰设计中,既考虑了长隧道的行车安全问题,又适度植入了当地的人文景观,不仅提升了行车舒适性,还借助隧道工程展现了当地的风土人情,如西康高速的秦岭隧道、雅康高速的二郎山隧道。

1) 秦岭终南山隧道

秦岭终南山隧道单洞长18.02 km,双向4车道。为缓解司机的焦虑情绪和压抑心理,特意设计了由蓝色、红色和白色荧光灯管照明的特殊灯带,分别组成朝霞、晚霞、蓝天、白云等图案,搭配多种仿真树木和草坪形成独特的隧道景观,如图4所示,从而将特长隧道分为几个短隧道,达到了缓解驾驶疲劳和焦虑的作用。

2) 二郎山特长隧道

二郎山特长隧道全长13.4 km,每约4 km就有几百m车道从2车道增为4车道,隧道顶上就会出现由8万个LED灯点亮形成五星红旗、红叶、蓝天等图案交替出现,如图5所示,调节隧道里单一的驾驶视线和压力感,以达到缓解视觉疲劳,保证行车安全的目的。

图4 秦岭终南山隧道内景观

图5 二郎山隧道内景观

综上所述,我国现阶段山区高速隧道景观营造过程中需重点关注:与周围环境的融合,改善行车环境、提升行车安全,展现沿线人文特色。

2 山区高速公路隧道景观设计策略

隧道景观营造是一项综合性工程,需以安全为前提,考虑洞口及洞内的视觉效果和行车心理,才能营造出既安全、舒适,又与环境协调的隧道行车环境。在具体设计中,要充分考虑山区地域的地理特征,加强隧道景观美学性、生态性的一体化设计,保证隧道景观营造技术的可行性,确保景观营造效果能满足现代化高速公路工程的建设标准[5]。基于山区高速公路隧道工程的特点,结合目前隧道景观工程设计的重点和经验,提出了以下几个方面的设计策略。

2.1 加强隧道景观的融合性设计

洞口坚持保护和节约自然资源的原则,尽可能减少对土地、水、生物资源的破坏,提高自然资源的使用率,将自然元素及自然过程显露以引导人们体验自然,唤醒人们对自然的关怀。

绝大多的洞口环境处于有原生植被覆盖的地区,但因洞口自然条件的差异性,隧道景观设计的场地条件具有多样性[6]。因此,隧道洞口景观设计就需要对隧道洞口的自然环境进行系统性、实用性的研究,充分利用自然界的山、水、生物等自然环境的优越条件,加强一体化的融合性设计,使隧道和周边环境有机结合,降低生硬感、压迫感。

2.2 强调自然色彩和肌理设计的协调性

由于隧道进出口存在亮度差,驾驶人瞳孔面积会急剧变化,若变化超过视觉适应能力,则会进入瞬时盲期,从而产生视觉震荡现象[7]。进入隧道前,洞门和周边环境的亮度是决定驾驶人瞳孔大小的主要因素,而洞内外亮度差则影响驾驶人明暗适应的时间。对于端墙式洞门,应着重考虑其表面颜色对隧道洞外亮度的影响。同时,隧道洞口的色彩可以多样化,常用色彩是材料本色[8],如混凝土的青灰色、砖砌体的色彩或毛石的自然色泽等。近年来,因石材、涂料等新型材料的不断创新,出现了各种颜色,打破了隧道洞口单一的局面。一般来说,色彩的使用宜单纯,不应采用高纯度的明亮色,避免视觉上的突兀感,颜色的使用尽可能控制在2种左右。既有高速公路上景观调研发现,过于精致或颜色对比强烈的壁画装饰会分散驾驶人注意力,既影响行车安全,也感到与自然不相融。相对而言,简单的横竖条纹处理相比无肌理壁面,行车舒适性有较大提升,好感度也较高[9]。

材料肌理可通过人工设计方式改变,主要体现在材料表面纹饰的变化,肌理的设计应尽可能降低亮度并减轻洞口的压迫感。在实践设计中,可对水泥衍生品采用塑面、凿毛、横向线条、竖向线条等材料肌理的简单变化来降低大面积端墙的压迫感。

2.3 重视洞口绿化设计

绿化设计应尊重地方性,表现在:尊重传统文化和乡土知识;适应场所自然过程;采用当地植物材料和建材进行设计。在对隧道洞口进行设计时还需考虑下述2点:

1) 对洞口已破坏生态环境的区域以植被恢复为主展开绿化设计,它能重新唤起人与自然的天然情感联系,在生态、文化和设计之间架起联系的桥梁。

2) 洞口两侧和两洞之间,特别是两线分离时,需安排较为自然式的群落种植,两线之间宜选择种植乔木和攀岩藤本形成绿廊,暗化洞前光线[10]。

因此,隧道洞口绿化是隧道景观设计中不可或缺的一环,也是提高驾驶舒适性以及缓解洞内外亮度差的重要手段,且有别于普通路段的绿化。隧道洞口绿化是一个系统工程,需要考虑的因素较多[11],如在不同地区、不同海拔,应考虑植物种类如何选择,植被之间如何有效搭配等。

2.4 改善隧道洞门线性

墙式洞门上部线形的常见形式有直线、曲线和城墙式等。经比较,曲线形洞门好感度较高,且最为舒适;城墙式相比直线形,对行车舒适性并未产生显著影响。但当曲线形状、壁画装饰叠加时,隧道洞门外观过于繁琐,会过多地吸引驾驶人的注意力而存在分心的隐患[9]。因此,在建设条件允许时,隧道洞门应尽量选择外露面积小的洞门。当因实际情况选择墙式洞门时,需通过景观设计的手法,弱化其结构体量,降低“黑洞效应”,提高行车舒适性。

2.5 加大附属设计

山区高速公路隧道洞口的边坡及仰坡体量较大,对环境、视觉、心理的影响较为强烈,在景观设计中,应与周边环境协调、统一。作为典型的“面”元素,设计的最佳手法是融合,其次是“破”。融即融于自然;“破”即在无法实现与自然融为一体时,如大型挡墙墙面的存在,需化大为小,化直为曲,减低“面”的单调、呆板和压迫感。同时,还要保证标志牌的多样统一,结合构筑小品或通过塑石、置石的形式进行铭刻设计。

2.6 强化安全性设计

高速公路隧道内为驾驶人提供视觉线索的参照物极其有限,不良视觉参照系是驾驶人产生视错觉的主要原因。因此,以安全为前提的隧道内装饰,图案不宜频繁变化,宜采用大幅、简洁、易识别的图案,且满足动视觉特点的直线长度的适宜范围,驾驶人驾驶过程中的注视行为注视兴趣区域,能够综合反映驾驶人对驾驶环境的直观感受[12]。

3 山区高速公路隧道景观设计原则

3.1 因地制宜

山区高速公路隧道工程的建设环境具有多样化特征,为了在提高隧道营造质量的基础上充分体现出地方特色,在对隧道景观进行规划时要依照因地制宜的原则开展设计工作。实际上,山区高速公路隧道的景观营造形式应强调动态化效果,通过各类植物、艺术设计的有效结合让车辆在行驶过程中感受到当地的风土人情和历史文化,以此加强艺术美学与项目功能的协同配合,强化隧道景观营造效果同周边环境的协调性。

3.2 安全优先

隧道构筑物开展景观设计工作时,应秉承安全优先的原则选择合适的景观营造技术,在充分掌握周边环境及隧道内部施工条件的基础上,以安全性为前提,明确隧道内部装饰、景观营造技术、工艺及材料,并对隧道内部的照明系统进行优化设计,保证隧道内部的照度,在确保隧道交通安全及内部环境安全的同时,实现安全性及舒适性的兼顾设计,确保隧道景观的营造质量,提高隧道内部的安全系数。

3.3 适应性

基于山区环境的多元化特征,在山区高速公路隧道景观设计时,需以视角角度出发,采取流畅、安全、简洁的营造技术和工艺打造出辨识度高、赋有文化内涵及地域特色的景观图案,充分考虑景观营造技术的适应性,增强隧道内部的视角导向,提高驾驶人对隧道景观的兴趣,以明亮、丰富的景观效果提升驾驶人的警觉性,在强化隧道景观营造质量的基础上,保障隧道内部行车的安全性[1]。

3.4 体现地域文化特色

在山区高速工程隧道设计过程中,通过营造氛围感景观可充分体现出当地的地域文化,展现地方民族特色,将民族文化同现代化景观设计相融合,可使隧道洞口及内部景观成为高速公路沿线中的个性化设计载体,有利于增强隧道洞口及内部景观的文化内涵[13],特别是文旅交通成为公路交通的高质量发展阶段,在高速公路的隧道洞口可通过合理规划、科学布局提高山、石、草木的利用率,加强自然元素的协调设计,促进画境和意境的有机结合,提高现代化山区高速公路工程的设计质量。

4 城开高速公路隧道景观营造

城开高速项目位于银百高速城口(陕渝界)至开州段,是国家高速公路网银川至百色国家高速公路(G69)中的渝境北段,地处中国西南部长江上游地区,其北部、东部及南部分别有大巴山、巫山、武陵山、大娄山环绕,地貌以丘陵山地为主。城开高速公路全长128 km,共计隧道19座,桥隧比高达81%,其中城开隧道长11.5 km,是目前重庆已建成最长的高速公路隧道[14]。

4.1 隧道景观设计理念

城开高速公路沿线具有优美的自然风景以及丰富的人文资源。古代秦巴先民克服秦岭、大巴山阻隔,开通了数条古道,史称秦巴古道。项目起点开州区位于秦巴古道重要路段,它不仅是一条经济动脉,一条军事通衢,还是一条文化走廊。随着城开高速的开通,将在千年之后重现秦巴“天宝荔枝路”,再次演绎盛唐时期开县“路接长安”时的繁荣。城口县红色历史厚重,是川陕革命根据地的重要组成部分,也是重庆市唯一成建制建立了县区乡村四级苏维埃政权的革命老区。

因此,本次城开高速隧道景观以“问道山川 重塑秦巴古道记忆”为设计理念,设计元素提取见表1,结合沿线优美的风景、丰富的资源、多样的民俗、淳朴的民风和浓郁的地域文化,充分利用道路内外的景观要素,呈现“穿城口至开州的美丽大道,画民风的魅力长卷”的风貌,打造诗情画意公路文旅景观。

表1 设计元素提取

4.2 隧道洞门景观设计

1) 景观段落划分

城开高速公路包括隧道19座共37端,其中端墙式隧道28端,削竹式隧道9端,根据所处地理位置及现场实际情况,将全线隧道分为一般隧道和重点隧道进行隧道洞门装饰景观打造,如图6所示。隧道整体景观以“秦巴古道”为故事脉络,以浮雕造型彩绘的形式展现,加以人文景观特色点睛,在隧道洞门上呈现出独特的文化底蕴。同时,从安全角度出发,选择合适的端墙表面纹饰、肌理和色彩等设计元素,提高隧道洞门景观的安全性,增加驾驶的舒适性[12],给驾乘者脑海里留下文化的印记,成为文化宣传、城市宣传的窗口。

图6 隧道洞门景观段落划分

2) 隧道洞门景观方案

重点隧道洞门采用浮雕彩绘加真石漆涂装的手法对端墙进行装饰,黄金比例横对端墙进行块面分割,减少体积感,中间部分卷轴如徐徐展开的美丽画卷,绘以山峦叠嶂的山水装饰线条,大地色系与环境相协调,搭配与段落呼应的文化浮雕,营造特色洞门景观,如图7所示。

(a) 城开隧道洞门景观效果图

(b) 城开隧道洞门景观实景图

(c) 百战溪隧道洞门景观效果图

(d) 百战溪隧道洞门景观实景图

一般隧道洞门对墙面进行大块面分段涂装,整体视觉效果简洁大方,色彩统一,为了弱化大面积涂装的单调感,在端墙中间部位增加一条浮雕装饰,丰富景观层次,弱化端墙体量,与重点隧道有良好过渡,如图8所示。

(a) 财神梁隧道洞门景观效果图

(b) 财神梁隧道洞门景观实景图

削竹式隧道洞门根据《重庆市公路隧道洞门铭牌设置指导意见》,采用支架式洞铭牌,不锈钢成品正红色华文行楷字体,不锈钢成品字支架支撑设置于洞门拱顶正中间位置,整体视觉效果简洁美观,如图9所示。

图9 削竹式隧道洞门景观效果示意

4.3 城开隧道内饰景观设计

1) 景观段落划分

城开隧道是重庆境内最长的隧道,隧道全长11 472.5 m,是本项目的控制性工程之一。由于隧道长,洞内通行时间长,为改善隧道内长时间封闭的行车环境,提升行车安全感、舒适感,对城开隧道内进行车环境提升设计,通过综合分析隧道长度、时速、宽度等诸多因素,结合实际情况予以科学、合理的规范化设计,在保证整体结构安全性的基础上,提高隧道内的视觉效果,提升内部环境的舒适性[15],改善隧道内环境单调,优化视觉感受,缓解行车封闭感、压抑感。

在隧道建设中预留4段景观拓宽段,分别为右线1号景观拓宽段、右线2号景观拓宽段;左线1号景观拓宽段、左线2号景观拓宽段,各100 m。为达到更好的视觉效果,在景观段前后各设置40 m景观过渡段,如图10所示。

单位:m

2) 洞内景观段方案

景观段隧道全断弧采用3D裸眼彩绘,两侧融入城口、开州两地景观特点,打造春季油菜花盛开,夏季汉丰湖揽胜,秋季彩叶缤纷,冬季雪山云海,尽显春夏秋冬自然景色。

在隧道景观拓宽段设置有起伏的山形3D立体前景,结合光影变化,提升了可变色景观照明氛围,同时还预留音响设备,结合四季特征与环境融合,形成声光电4D景观,如图11所示,进一步营造了舒适、安全的行车环境,缓解了特长隧道行车的压抑感,提升了行车安全性。

(a) 城开隧道洞内景观(春)效果图

(b) 城开隧道洞内景观(春)实景图

(c) 城开隧道洞内景观(秋)效果图

(d) 城开隧道洞内景观(秋)实景图

5 结论

本文通过分析山区高速公路隧道景观营造的现状,提出了山区高速公路隧道景观营造的融合性、协调性、洞口绿化设计、洞门线性、附属设计及安全设计6个方面的设计策略,并总结了因地制宜、安全优先、适应性、体现地域文化特色4个方面的设计原则。最后,通过城开高速公路隧道景观设计案例,详细分析了项目设计理念、思路和方案,供同类项目参考。