馮穎慧，肖利軍

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

0 引言

港珠澳大橋“島隧工程”是大橋在伶仃洋中2個約10萬m2的海中人工島及6.7 km海上隧道的分部工程簡稱。島隧工程大橋的控制性工程，是當今世界綜合難度最大的沉管工程之一。需要挑戰(zhàn)這樣的世界級工程難度，是由于大橋需要穿越海上我國最繁忙的珠江口，以及空中世界運量排名前三的香港機場起降區(qū)，大橋必須規(guī)劃為有局部從海里穿過讓出航道。兩人工島是橋梁和隧道轉(zhuǎn)換節(jié)點設施，除承擔隧道和橋梁保障設施、通風設施外，將靠近香港方的東人工島定位為旅游觀光的商業(yè)島，西人工島用作以大橋內(nèi)部運營、管理、養(yǎng)護功能為主，不對公眾開放，且在兩人工島上設置常駐十幾個行政管理部門，如海關(guān)、邊檢、公安、消防、海事、交警、漁業(yè)管理等等。在這設計專業(yè)領(lǐng)域跨度達20多個的外海高集成設施，既是橋梁、隧道和人工島自身的高保障度設施群；又是民眾和媒體聚焦的關(guān)鍵景觀節(jié)點；處于距離陸域20多km以外的敞開海域，有著工程極其敏感的高溫、高濕、高鹽及超高風壓的風險；加之兩人工島在粵港澳三地規(guī)范“就高不就低”的約束，多項領(lǐng)域均無工程先例可循。外海的橋梁、外海的人工島、外海的隧道、外海的建筑，每一個子項放到外海都會困難重重，這次“天賜良機”的集成，讓兩人工島的規(guī)劃、景觀以及主要建筑的設計持續(xù)進行了5 a的優(yōu)化，可謂歷經(jīng)風雨。

1 外海高集成設施的極簡規(guī)劃

經(jīng)過綜合分析研究海底基床、洋流水文、泥沙等基礎(chǔ)條件以及“深插式大鋼圓筒快速成島”工藝，兩島總體外形呈現(xiàn)圓潤的蠔貝形狀，每個島體基底面積約10萬m2，長和寬分別是600多m和200多m，單個島體與北京國家大劇院占地面積相仿，兩島實景圖見圖1。

圖1 港珠澳大橋外海橋隧人工島實景Fig.1 Live-action of open-sea bridge-tunnel artificial islands of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

兩人工島的總平面規(guī)劃秉承“極簡”的原則。兩島上的功能越是多維度的集成，越是需要繁中取簡，讓分部工程功能更明晰、后續(xù)維護、管理難度越容易；為島上場地、景觀創(chuàng)造最少程度的干擾條件；并為遠期商業(yè)策劃的細化及多部門的協(xié)同管理預留足夠的優(yōu)化空間。

對比同樣是海上樞紐的東京灣水隧道的川崎人工島[1]的總體規(guī)劃案例中，在海中設置的橋隧轉(zhuǎn)換樞紐的定位性質(zhì)與港珠澳大橋商業(yè)為主的東人工島有點類似，投入運營已有10多a。商業(yè)人工島的整體外觀充滿繁雜基礎(chǔ)設施和交通設施。即便其定位主要為商業(yè)及為高速公路服務，但是可以理解他們幾乎放棄了從整體形象上營造有特點的外觀設計形象。

川崎人工島采用島面多層的空間路網(wǎng)設計,應對不同方向的車輛需求。僅從車流方向其至少能解決與港珠澳工程雷同的車流控制的各種工況。雖然沒有不同政制的關(guān)口管理難題，但車輛在島上出發(fā)的目標地分別是川崎、東京、橫濱等多方向，在島上疊合處理交通道路分叉方向轉(zhuǎn)接，島面復雜的交通組織設計，即便能使交通流線組織不交叉，但對島體景觀的總體有較大影響，并讓海島工程建設難度更顯復雜。

充足的停車容量對后續(xù)商業(yè)開發(fā)的支持作用是舉足輕重的。川崎人工島設計時對停車數(shù)量這點有著充分的預估，不但沒有設置集中式大規(guī)模的綠地，反之在商業(yè)體結(jié)合多層立體停車庫設置。東京灣日常島上私家車、貨車車輛?？柯屎芨撸@示其集餐飲、娛樂休閑和觀光的親子體驗式海島商業(yè)模式及作為集高速公路服務站可謂開發(fā)很成功，廣受當?shù)孛癖姎g迎。東京灣跨海大橋商業(yè)人工島鳥瞰實景見圖2。

圖2 日本東京灣跨海大橋商業(yè)人工島鳥瞰實景Fig.2 Aerial view of the commercial artificial island of Tokyo Bay Bridge

相比來說港珠澳大橋兩外海人工島的交通規(guī)劃從功能上是更復合的。常規(guī)陸地大型公共設施一般有充足的場地規(guī)劃和整編不同類型的人流、車流。兩人工島的功能混合性，大大異于常規(guī)交通樞紐，場地進出口路徑來源單一與服務對象人車流的繁雜形成強烈矛盾，確定主導島面片區(qū)規(guī)劃的人、車出入口定位成為島內(nèi)規(guī)劃首要問題，并同時盡量解決流線交叉情況。

不設空間路網(wǎng)，僅在島面平面圍繞主體建筑或穿過主體建筑設置多重回環(huán)路網(wǎng)解決多工況問題。兩島主體建筑首層設置數(shù)條架空車道，讓不同目的的車流結(jié)合主體建筑內(nèi)部空間功能出入口或地下車庫，相應進入不同的回環(huán)。而兩島的上島和下島均通過島端尾部匝道出入。東島遠期目標對民眾開放，同車道方向的上島匝道和離島匝道分開各自設置。而西島車流量僅為內(nèi)部使用，簡約為上島及離島通路反向同行解決。即便車行規(guī)劃流線簡明和功能復合，可道路面積仍然占了整島面積的30%。島面極簡的規(guī)劃，為島體的總體外觀營造，提供了相當有利的條件。

2 功能與形式高度一體的人工島和建筑

1）兩人工島與建筑的總體形象定位

兩島在珠江口海面的總體景觀，分析觀眾的觀感位置：最直接的視點是在蜿蜒大橋上汽車動態(tài)行進中；在空中飛機起降時往海面眺望的空中視點；還包括周邊大嶼山風景區(qū)山上視點以及海面船上視點。發(fā)現(xiàn)它與大城市中心的建筑物有很大區(qū)別，眺望點優(yōu)越地擁有多維度，尤其是遠距離。在無際的天面、恢弘的海面和大橋的襯托下，兩島在海面上的門戶形象十分鮮明，東、西人工島鳥瞰實景詳見圖3。

圖3 東、西人工島鳥瞰實景Fig.3 Aerial view of the east and west artificial islands

中華民眾的“門戶文化”淵源流長，是我國重要的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。它們總是成對存在并分守在大門兩旁，如圖4，兩者形態(tài)基本一致，但內(nèi)部造型細節(jié)有考究的區(qū)別?；浉郯拇鬄硡^(qū)規(guī)劃綱要的公布，兩圓潤的蠔貝人工島在恢弘的海面包裹下，應該長出什么樣的珍珠來守護著南中國的外海大門，并同時能適合旅游觀光氣氛和海洋環(huán)境。

圖4 門戶文化Fig.4 Culture of door

大橋整體規(guī)劃時，西人工島被定位為專為隧道提供管理養(yǎng)護、行政部門辦公服務功能，東人工島的定位除有與西島同樣類似的功能外，主要是市民旅游觀光。結(jié)合著兩人工島功能的差別，考慮到兩島的總體形式的目標中心詞，鎖定為厚重的、端莊的、典雅的、民族的。在投標方案的基礎(chǔ)上確定塑造兩艘有航行動感的清水混凝土航母巨輪形象。

靜止的建筑若是有動勢，給人以瞬變的張力，能非常直觀、迅速地讓建筑與觀眾產(chǎn)生交流。建筑總體外觀與閱讀受眾的交流門檻設置得非常平民和有趣，是符合建筑面向普羅民眾開放旅游觀光的特點。當人們在感受迪拜風帆酒店外形飽滿的弧線時，或許也覺得海邊的風應該讓它全速啟航了。即便備受爭議的央視新辦公樓，那充滿危機感的懸空體塊，估計庫哈斯設計團隊追求造型所產(chǎn)生的視覺沖擊力，與魔術(shù)師追求觀眾不可思議戲法的激動相去不遠。這個熱鬧的南中國海洋，兩人工島的形象設定為符合外海環(huán)境特點的清水混凝土“航母巨輪”，四周圓潤的島體是“航母”的護舷，主體建筑與島形輪廓一致以統(tǒng)一的圓心往內(nèi)收，通過島面的過渡形成“航母”的船艙。兩“航母”周邊頻繁的飛機起降景象，會令人產(chǎn)生飛機從“航母”上起降的錯覺。遠觀巨輪島體周邊為保護人工島結(jié)構(gòu)而放置的碎浪扭工塊，好似巨輪始終在乘風破浪航行中，見圖5。

圖5 人工島夜景實景Fig.5 Night view of artificial island

“航母”形象的兩人工島及建筑，輕松地完成了它在海上靜止的“動”。而從更大的尺度如飛機上觀賞，東、西島及后蜿蜒大橋的形象更像中國傳統(tǒng)節(jié)日的“舞龍”運動，讓大橋被島隧工程分為兩條巨龍，喜慶和活躍地舞動，呈現(xiàn)既端莊又靈動的海洋門戶景像。大橋蜿蜒鳥瞰實景見圖6。

圖6 大橋鳥瞰實景Fig.6 Aerial View of the bridge

2）人工島和建筑的高集成性復合功能

建筑內(nèi)外空間的功能設計與其所屬的地塊規(guī)劃、以及建筑和場地的形式設計不可割裂，但國內(nèi)建筑系統(tǒng)專業(yè)學科設置上仍是大致分出總圖（詳規(guī)）專業(yè)、景觀及建筑、裝飾專業(yè)、機電專業(yè)，而建筑工程的整體統(tǒng)籌等部分是有較高要求的。要在這兩個高集成的混合功能人工島上淋漓盡致地體現(xiàn)協(xié)同性思維，其中繁雜的機電保障系統(tǒng)穿插交織在隧道、人工島及建筑物上，同時需從建筑物形體的形式與功能空間上思考它們集成的貼合度。

兩艘“巨輪”中部中空，中央風孔的投影面積約1 000多m2，貫通建筑物，下至隧道頂部，上至“巨輪”的風帽，實現(xiàn)了兩島最重要的功能，讓數(shù)公里的海底隧道中的空氣活動起來，具有隧道的通風及事故排煙功能，如圖7。

圖7 隧道通風、排煙工藝示意圖Fig.7 Schematic diagram of tunnel ventilation and exhaust

另外，兩人工島建筑的負一、負二層地下空間的攻關(guān)利用是總平面規(guī)劃方案重要的前置條件，是集成設施混合功能的典型體現(xiàn)。在兩島面高程系統(tǒng)的水面以下，以隧道車道兩側(cè)空廂及斜面頂部的剩余空間結(jié)合組成。兩個綜合10余項功能的人工島，就如兩座小型城市，供配電、發(fā)電、給水加壓、污水處理、消防系統(tǒng)供給、隧道雨水處理等眾多重要的機電設施均需在這兩座小島上緊湊地安排。

時至今日，工程美學與技術(shù)、科學相得益彰，有雄厚科技手段作為保障，對工程美的追求會膽子更大，走得更遠。東、西人工島嘗試了其它項目不可能遇到的情況：利用海底隧道上下及兩側(cè)的剩余空間，著手打造一個海底設施基地，如圖8。

圖8 隧道剩余空間示意Fig.8 Sketch of the remaining space in tunnel

實施構(gòu)想的理據(jù)有兩點：

①受隧道通風排煙的工藝制約，建筑必須坐在隧道結(jié)構(gòu)上。這既“壓嵌”在島內(nèi)又“浮”在海面的主體建筑，既不能輕又不能重，后續(xù)還需繼續(xù)保持多年的動態(tài)觀測來控制它的沉降，必須找到其在海上的重量平衡點。分析建筑物內(nèi)可能發(fā)生的動載和靜載，結(jié)合海上環(huán)境否定了初期主體建筑為鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型。既是隧道結(jié)構(gòu)又是主體建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)體塊，嵌固在島體內(nèi)，可空心或?qū)嵭模ɑ靥睿?。隧道上下、左右的空心結(jié)構(gòu)稱為“隧道剩余空間”。剩余空間充滿即便回填很輕的建材，也會讓建筑基礎(chǔ)增加過萬噸荷載的狀態(tài)，對后續(xù)仍然需要通過實時觀測數(shù)據(jù)來靈活調(diào)整建筑物荷載的情況是不利的。更者沉管隧道防水設施充分實驗和論證的技術(shù)可靠度，讓利用隧道剩余空間作為各種設施用房提供更充足理據(jù)。

②由于“大鋼圓筒快速成島”的工法順利實現(xiàn)，除對繁忙航運水道船只的影響降至最低，對棲息在這里的白海豚和生物的干擾最少外，還有一個非常重要的作用：能在隧道剩余空間施工期間提供一個完全干的環(huán)境。能有充分的時空條件把重要的支撐隧道和島體的設施安排到隧道中，把異常繁雜穿插在隧道結(jié)構(gòu)的頂面或側(cè)面達至島面的機電管線編排梳理好，同時把建筑常規(guī)毛病的管線孔洞“止水”充分做仔細。

利用隧道剩余空間的方案，使建筑師和工程師在美觀和技術(shù)方面獲得雙贏，即便后續(xù)還有不少干擾的細節(jié)問題，如島體“回水”（回水，成島后，海水回放進島體內(nèi)的簡略說法。在快速成島方案中，鋼圓筒僅僅是成島時的臨時工法所需的維護材料，在成島后鋼圓筒不再對島體起維護作用，海水將越過鋼圓筒與常規(guī)人工島類似的狀態(tài)浸泡島床，施工荷載比建成后的荷載大，回水的時機等同向上浮力的作用力時機。）時機、隧道頂部斜面空間狹小的管線組織困難和沒有案例借鑒的消防設施及人員疏散標準等問題的設定。

最終地下的負一、負二層的可利用面積達到近3萬m2，基本能完全裝載大橋、隧道和島體本身所必須的保障設施，還能解決部分的室內(nèi)停車問題。此時兩島上的場地除必須在擋浪墻側(cè)抽取海水的4個越浪泵房外，給后續(xù)優(yōu)化總平面布置、景觀、商業(yè)策劃及邊檢或海關(guān)的管理工作等多維度綜合策劃帶來更大的可能。

科學布置地下空間既是島上主體建筑設計的基礎(chǔ)，又是美學規(guī)劃邁出的第一步，東人工島地下空間布置圖見圖9。

圖9 東人工島地下空間布置圖Fig.9 Underground space layout of east artificial island

3 極簡、實用、耐久、精致、自然的粵港澳三地文化融合

國內(nèi)生產(chǎn)力和建設高速發(fā)展，建筑作為幾乎最重要的物質(zhì)文化載體，它的形式無疑“百花綻放”。專業(yè)人士對時下國內(nèi)建筑設計思潮與本土文化的關(guān)系提出各種反思：建筑的體態(tài)是否放在四海皆準，不考慮建筑所在地的區(qū)域文化；建筑界面材質(zhì)是否在堆砌無文化內(nèi)涵裝飾符號；重要建筑的設計是否唯國際設計邀標才出高水準成果；建筑形態(tài)停留在膚淺的形式設計而無深刻文化內(nèi)涵、英雄主義建筑過分強調(diào)形式而讓建筑成本無度攀升等質(zhì)疑聲音頻出。在此基調(diào)下，同時也有不少設計師把厚重的文化無縫不進地融進作品，在無盡地表達意境也有忘卻建筑本源的功能和耐久性，對建筑使用便捷性也有忽視，給用戶帶來使用上的懊惱。

圖10 日本東京灣跨海大橋風帆造型人工島組圖Fig.10 The sail shape artificial island of Tokyo Bay Bridge,Japan

放眼國外同樣是大型海上橋隧轉(zhuǎn)換交通樞紐的日本東京灣川崎人工島的設計，雖然他們同樣面對摻雜交通、管養(yǎng)及商業(yè)觀光性質(zhì)的海洋環(huán)境，可工程采取另設一個海上小島專門裝載復雜的橋隧保障設施。對于海島建筑美學方面的考慮，設計師及本土日本美學研究委員會的理念僅僅把美學功夫放在那另設小島上的隧道通風孔造型上，以一對滑浪風帆形象展現(xiàn)在海上遠處，游人對其的體驗僅能“隱約遠觀”，見圖10。對于主體商業(yè)人工島和其上主體建筑外觀，完全不挑戰(zhàn)有辨識度的建筑形態(tài)，可以看出其秉承功能至上的原則，任其各種機電設施、交通系統(tǒng)設施各就其位。即便東京灣上人工島島上的各種商業(yè)策劃體驗是很成功的，可對于其開放給民眾的“旅游島”而言，其形態(tài)尚又遺憾過于“功能”。

對于兩個外海人工島的機遇和挑戰(zhàn)，具體分析如下：

熱鬧紛呈的景觀：海上，每天超過4 000艘的往來船只，其中不乏遠洋萬噸海輪；被譽為“海上大熊貓”的珍稀中華白海豚，由于它們每隔不到0.5 h就需要上水面換氣的習性，常以成群結(jié)隊在海里嬉戲的形象出現(xiàn)；蜿蜒幾十公里長的大橋及其上飛馳的車輛；天上，從香港機場頻繁起降的飛機；陸上，郁郁蔥蔥、佛身隱耀的香港著名自然和人文景點——大嶼山近在咫尺。兩島邊的精彩元素與海上的云蒸霞蔚的廣闊天袤、多彩日月及和風裊裊的隨機組合，即如賀知章說：“機會與造化爭衡，非人工可到?！?/p>

在兩外海人工島規(guī)劃及空間策劃序列時，結(jié)合外海工況、商業(yè)業(yè)態(tài)的初步策劃和龐大集群的島體和隧道維護設施，最大可能的從視覺、體驗等多維度的植入在兩人工島島面或在各建筑單體里[2]。

粵港澳同宗同源的人文：該區(qū)在唐宋時期以廣州港為首已成為中國第一大通商口岸，繁忙的珠江口航道周邊經(jīng)濟蓬勃。18世紀開始連綿不斷地歷經(jīng)侵略戰(zhàn)爭、國內(nèi)戰(zhàn)爭，區(qū)域從往來商貿(mào)興旺、聯(lián)姻頻繁的特點在近兩百年政局動蕩變換下，加速遷徙、互動。在租界或特殊的殖民地背景下，該區(qū)中西方文化交融與碰撞，使珠江三角洲沉淀出從語言、建筑、音樂、飲食、民間工藝、民風習俗、繪畫、宗教等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的個性和豐富多樣的南粵廣府文化風貌。

上佳豐盛的海上景觀和豐富獨特的人文特色讓這兩人工島及建筑擁有唯我獨有的絕佳資源?？墒朗掠肋h均雷同地擁有兩面性，逾有天賦逾有可能存在其它不可思議的隱憂伴隨。另一對立面是海上極端的氣候現(xiàn)象。瀕臨熱帶、遠離大陸的海中央地理環(huán)境帶來的是高鹽分、高濕度、夏季常態(tài)高溫和臺風襲擊的環(huán)境，這均是工程建設極忌諱的條件。“欺山莫欺水”的俗語能體現(xiàn)民眾對水里隱藏危機的認知，而海上、海底更是風云莫測、瞬息萬變。對工程建設者來說，先撇開建設期施工人員及建設物料輸送艱難問題不說，即便海上風和日麗的面孔下，仍然存在工程元器件最怕的潮氣侵入、鹽霧環(huán)境、高溫氧化。更別提它發(fā)威時的“狂風”、“巨浪”、“大潮”、“暴雨”的各種肆虐沖擊帶來的災難性后果。

常規(guī)建筑領(lǐng)域習慣用的工藝手法，諸如金屬掛件類的掛石材、掛金屬幕墻、金屬扣件屋面、蛙爪玻璃等，在海上濕氣和臺風環(huán)境下均有重大安全風險，更勿論這海島工程還有眾多支持橋梁和隧道的重要保障性機電設施群組，可靠度要求相當高。兩外海人工島上建筑在設計及建設期間直面了數(shù)次載入史冊的大臺風，2015年的“彩虹”，2017年的“天鴿”及2018年的“山竹”。

4 結(jié)語

采用最普通的建筑材料，用極致的工藝實現(xiàn)島上建筑設施群：極簡、實用、耐久、精致、自然的風格，豐富內(nèi)涵的10個字在兩島一定空間及界面均落實體現(xiàn)，不增加海上高集成、高保障度要求的負擔而融合粵港澳三地文化，是港珠澳大橋橋隧轉(zhuǎn)換人工島總體設計理念。建立在符合規(guī)律和工程特點的審美活動，必然催化科技工程進步。