童　韬

(招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆　400067)



重庆市渝北草统公路设计中的美学实践探索

童韬

(招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆400067)

摘要：介绍重庆市渝北草坪至统景公路设计中公路美学的实际运用，总结相关经验，提出在风景优美地区进行公路设计时应研究沿线风景资源特点。从公路使用者和路外人员的视觉角度出发，提出使公路技术要求与公路美学有机结合的设计思路。

关键词：线形；公路美学；视觉

在我国古代，人们将“以用为美、以无害为美、以仁为美”为核心价值的和谐美作为审美观念，这种观念自始至终影响着人们并逐渐根植心底。随着现代社会的发展和物质条件的极大改善，人们对精神层面的要求和追求也越来越高。对于公路而言，人们不再仅仅满足于其交通运输的功能，而是上升到提高公路的美学价值，注重行车舒适性、安全性，且与环境和谐相融的层面。公路设计者们也力图在设计中实践美学价值，不仅创造一个优美的行车环境，而且还为周边景观环境涂抹上一笔亮丽的色彩。

2015年，在重庆市举办的“发现重庆之美·重庆桥梁科技科普展暨首届重庆最美桥梁评选”活动中，被网友和摄友称为“重庆本土牛背山”的周家山大桥被列入20座候选桥梁名单。作为渝北草坪至统景2级公路(简称草统公路)上的一座桥梁，周家山大桥能与大江大河上其他雄伟桥梁一并候选，足见人们对其美学价值的认可。另外，草统公路也被本土媒体誉为“重庆最美的8条乡村公路”之一，因此，本文将以草统公路为切入点，分析其设计中的美学实践。

1项目概况

根据《重庆市渝北区城镇体系规划》，渝北区将在2020年建设成为经济高效持续发展、社会稳定进步、生态环境优美、人民生活富裕，富有历史文化和山水园林特色的现代化区域性中心城市。统景是重庆市著名的温泉度假区和渝北区旅游业发展的重点，也是区域公路布局的重点。草统公路为重庆市渝北区“五纵五横“路网的组成部分，它的建成将完善渝北区的路网结构，不仅可使渝北区的交通条件得到长足发展，为城市的腾飞创造有力的基础条件，而且还将有利于开发该地区丰富的旅游资源，促进当地经济发展。

1.1项目功能定位

渝北区城镇规划确定了草统公路以完善路网和开发地区旅游资源为主的功能定位，故其设计目标并非仅仅是具有交通功能的2级公路，还应是一条将人们从景区外围逐渐引向景区核心，且其自身也将成为景观重要组成部分的旅游公路。

1.2技术标准采用

在草统公路工程可行性研究阶段，全线被确定为设计车速60 km/h的2级公路，后经现场勘查及对起点段地形进行分析，发现起点段临近G210渝邻高速公路草坪立交收费站进出口，实际车速较低；该段地形条件较为复杂，路线基本上沿沟谷山体坡面布设，受路线走向、起点高程及周家山大桥桥头高程的控制，该段平均纵坡达5.43%(路段长1 140 m)。若采用较高的设计标准，势必造成高填深挖，不利于环境保护和视觉景观。经论证，认为可分段灵活采用不同的设计标准符合实际运行车速。因此，确定该段采用40 km/h的行车速度，起点段最小平曲线半径为90 m，最大纵坡采用7%，其他段落则按照60 km/h的标准进行设计。

2公路设计中的美学原则

2.1国内外公路美学研究

国外关于公路美学的相关研究已经开展50多年。美国1977年出版的《实用公路美学》比较全面地总结了公路美学的成果。德国的汉斯·洛伦茨在其《公路线形与环境设计》中，从道路视觉角度研究了公路美学。此外，苏联的《公路美学》《公路景观规范》以及日本、苏联分别出版的《直观图在公路设计中的应用》等书籍均在视觉原理的基础上研究了线形美学。从20世纪80 年代开始，国内众多学者和公路设计人员在国外相关研究的基础上，从视觉及动视觉原理角度进行了公路美学研究，如张阳的《公路景观学》、熊广忠的《公路美学概论》、刘朝晖及张映雪主编的《公路线形与环境设计》、邓卫东等撰写的《公路景观规划与营造》。随着经济的发展，国家和公众对自然环境的保护和对公路美化的要求越来越高，不仅在设计规范内纳入了涉及公路美学的相关条文，而且新的设计理念也更加重视环境景观选线[1]。

2.2公路美学原则

国内外公路美学的相关研究指出，优美的公路外观主要取决于路线与地形的适应程度以及平、纵面几何线形的配合情况，所以从根本上说，公路美学主要牵涉2方面的问题，即路线内部协调和路线与外部协调(与环境协调)。围绕这2方面的协调关系衍生出了公路设计中如下几个主要美学原则。

1) 线路要有优美的三维空间外观，要求线形流畅不别扭，并强调动态过程中线形的连续性。

2) 路线要适应地形，缩小公路及其结构物的视觉规模，使公路与周边环境融为一体。

3) 充分利用沿线及周围风景资源，视野要具有多样统一性，避免单调与杂乱。

4) 与环境协调，保护和利用现有环境，注意消隐或修饰施工痕迹，无需刻意雕琢，尽量采用绿化适当恢复其自然外观。

3项目设计中的公路美学运用与实践

3.1草统路自然地理条件及景观特点

草统公路沿线属亚热带季风性湿润气候区，大陆性季风气候显著，气候温暖潮湿，具有春旱夏长、冬季多雾等自然特点。整个区域呈现由华蓥山脉、铜锣山脉、明月山脉的3条西北-东南条状山脉与宽谷丘陵交互组成的平行岭谷景观，春夏季满目翠绿与红火，秋冬时则云海起伏，如梦如幻。在风景优美的山区，如何设计出优美、视觉连续的公路线路，如何将平行岭谷景观、春夏与秋冬的不同气象景观纳入公路设计，既保护环境又与之协调，合理运用公路美学设计原则并从公路使用者视觉角度进行设计至关重要。

3.2公路线形的自身协调

3.2.1基于视觉角度的线形美学

线形美学主要目的就是使公路自身的要素相互协调。直线是公路设计中最常用的线形之一，其方向明确，视野开阔，除了提供最短的路径外，还能提供一个有力的视轴，把视线引向一定距离的美景，增强道路画面的美感。因此，有研究者提出，在设计一条新的公路时，为了使驾驶者在穿越风景区时感兴趣，要有计划地提供一系列直线视轴。但是，直线由于其均匀性不可避免会带给驾乘人员单调感和疲劳感，以至产生危险。如果没有安全感，不管公路多么优美，都不可能被认为在美学上是满意的[2]。在山区公路设计中，曲线却能更好地适应地形，并可减少工程量，且视线富于变化。但曲线较直线增长了绕行距离，过大或者过小的转角均会给驾驶者带来错觉，过于频繁的方向改变会让路线变得零碎，给行车安全带来隐患。因此，合理利用直线与曲线的组合设计，遵循“宜直则直，宜曲则曲，曲直相宜”的原则不仅可塑造顺适、连续、优美的道路线形，还能给道路使用者带来良好的视觉感受。

3.2.2从视觉角度进行路线设计

由于草统公路后半段以隧道为主，所以其起点至周家山大桥段是整个草统公路中风景展示的路段。设计初期，在仔细分析该段地形及不同季节气候特点的基础上，根据沿等高线布设路线最易与周围景观协调的美学原则[3]，路线设计更多地从用路者视觉角度出发，顺应自然地形的走势，利用正对平行岭谷风景的景观视轴进行布线，将该区域广阔美景尽收眼底[4]。

平面设计时，避免了反向曲线间的短直线、断背曲线、小偏角(草统公路路线最小偏角不小于10°)及任意取直。为减少对山体的开挖，以及对周家山大桥桥头农田占用和农家房屋的征拆，同时为避免直线的单调感，在周家山大桥草坪乡岸桥头引入顺应山区地形的连续曲线，相邻曲线半径R及缓和曲线参数A的比值均不超过1.2，R/3≤A≤R；缓和曲线与圆曲线长度比例为1∶1∶1，参数均衡连续，线形流动顺畅，如图1所示。纵面设计时，均采用大于从视觉要求的竖曲线最小半径而非规范要求的最小取值，避免产生短小竖曲线带来暗凹和驼峰的视觉中断。路线规范及视觉要求的最小竖曲线取值见表1、表2。横断面设计时，采用了可跨越的盖板边沟，不仅可拓宽横向视觉，消除驾驶者的紧张压迫感并增强其安全感，而且还让人能够心情舒畅、放松地欣赏沿途美景。尽管受多种因素的制约，山区公路不可能达到实现平纵曲线一一对应的理想状态，但是草统公路设计时采用平纵曲线顶点错开不超过平曲线长度1/4的设计原则，并避免竖曲线与缓和曲线的组合，道路平纵组合设计良好，建成后的公路视觉舒适连续，如图2所示。路面采用沥青混凝土结构，色泽清晰与划线有较好的色差，不仅可使路缘带整齐美观，而且还十分显著地强调了路线的走向，显示了良好的视觉诱导[5]。公路建成的直线及曲线景观如图3所示。

注：R为平曲线半径，m；A为缓和曲线参数。下同。

设计速度/(km·h-1)120100806040凹曲线最小半径/m4000300020001000450凸曲线最小半径/m11000650030001400450

表2　视觉要求的竖曲线最小半径

注：1.T为竖曲线切线长，E为外距；2.单位：m。

图3　公路建成后的直线及曲线景观

由于草统公路路线各设计参数间良好的协调性减少了对环境的破坏，让周家山大桥桥位平纵线形更加流动柔美，不至于让桥梁在整体景观中显得突兀和僵硬。同时，在桥梁引道上利用平面曲线为用路者提供了理想的侧向景观，用路者从桥梁两端曲线部分可以透视其侧面，看到桥梁优美、简洁的造型与绚丽的美景。草统公路起点至周家山大桥段路线平面如图4所示。

图4　草统公路起点至周家山大桥段路线平面示意

草统公路设计时，考虑利用沟谷间顺适连续的曲线将人们逐渐带入佳境，并利用强有力的直线视轴带给人们震撼的视觉景观，给公路使用者和路外观景者带来了“雾来，蓬莱仙山云海间；雾去，日出江花红胜火”水墨山水画般美妙的视觉享受，如图5、图6所示。

图5　雾来，蓬莱仙山云海间

3.3公路与环境的协调

公路与环境的协调主要体现在2方面：一是用路者在公路上行驶时，视野中有优美的线形和其与优美环境结合的印象(内部协调性)；二是公路融入环境并成为风景的一部分(外部协调性)。其中，内部的协调性前文已经阐述。对于外部协调性而言，最为重要的首先是适应地形；其次道路不应支配环境，而是应与景色混成一体并与之协调，充分发现和挖掘沿线景观[6]。

图6　雾去，日出江花红胜火

3.3.1发现并利用景观的路线设计[7]

草统公路设计初期，提出了如图7所示的K线和A线2种路线方案。K线方案：即起点接草坪立交收费站后，随地形走势布线1.4 km后，沿垂直平行岭谷方向设置周家山大桥跨越沟谷。A线方案：即鉴于起点段高差较大，为延长路线并降低纵坡，利用平行山岭及沟谷地形迂回展线。本文从环境保护、桥隧规模、视觉规模、景观效果、速度与视野的关系等方面对2种方案进行了比较，见表3。其中，速度与视野关系见表4。

表3　A线及K线方案比较

表4　速度与视野的关系[8]

经对上述2种方案进行综合比选后，确定采用能充分利用风景并沿景观视轴布设的K线方案，建成后的公路实景效果对其也予以了印证。

图7　A线及K线路线视野分析平面示意

3.3.2缩减视觉规模的设计措施

公路与环境的协调性主要是一个视觉和比例问题。在草统公路路线、防护、结构物及绿化等方面的设计中，还采取了缩减视觉规模、加强公路与环境协调的措施：1) 由于曲线路段前方视野受限，相比直线段开阔的视觉规模要小，能与环境很好地协调，故草统公路设计时，除隧道及大桥段主要采用直线外，其余段落主要采用曲线进行路线布设，建成后的直线及曲线段道路与周围环境协调性好，如图3所示。2) 路基防护设计时，采用化高为低、化大为小的方法将边坡大体量的防护支挡结构高度降低，并利用支挡结构收缩填方坡脚，缩小公路视觉规模，如图8、图9所示。3) 桥梁主跨采用由梁和桥墩刚接构成的刚构桥，其可使桥梁断面减小，从而在缩小视觉规模的同时，更显既有力度又简练挺拔的轻快感。4) 在支挡结构顶部设置绿化平台，因为随着时间推移，平台内的绿化植物与原边坡植被将混为一体，从而可有效地缩小公路视觉规模，消除施工痕迹。

3.3.3与环境和谐融合的桥位及桥型设计

特别值得一提的是，在周家山大桥桥位拟定时，既考虑了充分利用山势布设，刻意避开临近的农家小院和沟间梯田，又不远离其所在。桥型方案采用了简洁、线条流畅的连续刚构(主跨)+先简支后连续T梁(引桥)，巧妙地构建了“桥·流水·人家”的诗意画面，如图10所示。图10中展示出结构的刚度和线形的柔美，群山的雄伟和云海的多姿变幻，2种刚柔和谐相融，多样又统一。跨越沟谷的桥与跨越云海的桥亦真亦幻，相得益彰，如图11所示。周家山大桥桥梁结构虽然普通，但既不失自我，又不主导整体景观，与周围自然环境和谐地融为一体，是整条草统公路的点睛之笔，不仅为前往景区的广大群众和摄影爱好者提供了一条快捷的交通通道，而且还开发了风景，提供了一处欣赏美景、享受生活的去处。

图8　低矮的护面墙及墙顶绿化

图9　设置挡土墙以收缩填方坡脚

图10　清晨，沟间梯田与桥旁静谧的农家小院

图11　云海之上的周家山大桥

4结束语

公路设计中的美学原则很多，每条公路都有其唯一性和自身特点，设计时无法一一加以实践和运用。目前，一些公路美学原则已纳入设计规范中，一些还在研究探索之中。如何在公路设计中更好地运用美学原则，除需更深入理解设计规范中的相关美学或视觉原理外，还需设计者提高自身的美学修养，并不断总结完善。在路线及总体设计初期设计者就应与景观专业人员进行有效沟通，对沿线地形、气候及风景特点进行分析研究，并有意识地运用设计中的美学原则来充分挖掘和利用沿线风景，而非公路土建设计之后再通过专门的景观设计加以弥补和完善，以使公路设计真正成为一个创作过程，从而为公众奉献出具有“功能美”“形式美”且与环境和谐的设计产品，创造良好的社会效益。

参 考 文 献

[1]钱国超.高速公路创新设计[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]美国土木工程师协会.实用公路美学(美国)[M].北京：人民交通出版社，1981.

[3]刘朝晖，张映雪.公路线形与环境设计[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]张阳.公路景观学[M].北京：中国建材工业出版社，2004.

[5]熊广忠.公路美学概论[M].北京：人民交通出版社，2014.

[6]邓卫东.公路景观规划与营造[M].北京：人民出版社，2011.

[7]张祖才.公路美学设计的讨论[J].中国公路学报，1989(4)：9-17.

[8]潘兵宏，赵一飞，梁孝忠.动视觉原理在公路线形设计中的应用[J].长安大学学报(自然科学版)，2004(6)：20-24.

Practical Exploitation of Aesthetics in Design of Chongqing Yubei Caoping—Tongjing Highway

TONG Tao

Abstract:This paper introduces practical utilization of aesthetics in design of Chongqing Yubei Caoping—Tongjing Highway, summarizes the related experiences and proposes to study the features of landscape resources along the line in design of highways in scenic areas. From the visual viewpoint of highway users and off-road persons, the paper proposes a design idea for organic combination between technical requirements for highway and highway aesthetics.

Keywords:line type; highway aesthetics; visual

文章编号：1009-6477(2016)02-0143-06

中图分类号：U412.36

文献标识码：A

作者简介：童韬(1974-)，男，四川省万源市人，本科，高工。

收稿日期：2015-11-19

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.02.031