港珠澳大桥桥隧转换人工岛夜景照明设计

郑新阳，冯颖慧

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）

0 引言

夜景照明是利用灯光的丰富表现力来重塑建筑物夜间的形象，体现建筑的功能。夜景照明的设计理念、艺术特征、设计原则、技术方案等必然聚焦这一目的。不同环境，建筑的夜景照明有不同的设计，夜景照明的设计理念必须与规划的总体理念和建筑的文化一致。但夜景照明的考虑在国内相对较少，甚至多数在完成建筑设计以后，再由专业照明设计配合建筑设计师进行深化。这种设计工作特点使夜景照明与建筑的融合度相对较低，很多项目在建筑功能及其外观上及实施过程中很难达到最有效的统筹。海岛工程环境更具有高盐、高湿以及经常遭受台风雨水侵袭的特性，使灯具内部元器件受侵蚀破坏影响的可能性更大，灯光效果的实现度更难把握。本工程还有香港机场航线上空对大桥灯光严格控制的建设背景，因此港珠澳大桥人工岛的灯光设计从方案的一开始就一并策划，并服从于建筑整体的工程美学原则。

1 建筑与环境分析

人工岛夜景照明包括人工岛与岛上建筑外观。

远观，蜿蜒大桥的灯光随着线路设计在海上划出优美、壮观的弧线。两座外海人工岛的观赏点或在飞机上，或在航船上、或在桥面上，具备唯我独有的海、陆、空聚焦优势。即便是靠近灯火辉煌的世界级城市，在海上夜色的环境中也尤其瞩目。

近观，组成人工岛外围的是扭王字块和挡浪墙，露出海面的扭王字块如同千万只中华白海豚整齐守护在“珠贝”周围。位于人工岛内的主体建筑就是扇贝中的一颗璀璨明珠，像航母一样的主体建筑顶部的白色风帽是珍珠上耀眼的光点（见图1）。表现在主体建筑上的是具有个性魅力与浓厚文化气息的柱廊，在建筑构造中应用清水混凝土这一与外海环境相适应的建筑材料，其质朴、简洁的表面与精致的工艺给人以雕塑般的感觉。

图1 西人工岛全景Fig.1 West artificial island panorama

在每个隧道入口处，如同象牙似洁白的22榀门式桁架的减光罩耸立在引桥道路上，使进出隧道的人们都能感觉强烈的韵律感，两侧清水混凝土墙庄重素雅，一动一静，将使众多穿越隧道的人们享受着美的律动。

在东人工岛的东侧，从主体建筑的顶部延伸到地面的大台阶，一步一风景，为来宾观赏海上风景提供与众不同的感受，见图2。

图2 近拍傍晚时分的东人工岛Fig.2 East artificial island near evening

这些自然环境和建筑特征，是夜景照明设计必须深入了解、体会并详细分析的重点对象。

2 总体设计理念

海岛工程建筑灯光设计总体理念秉承与海岛建筑一致的极简、实用、耐久、自然的设计原则。在其上强化建筑体现的粤港澳三地文化特征，并与外海环境相适应，让灯光自然而然地“生长”在建筑与海岛上。所谓灯光的极简和实用，用最少的光源，尽可能少的能耗达到灯光功能和夜景美观的效果，服务于建筑，为环境增色。与基本照明功能最大程度的整合，实现光亮工程的极简和实用。

3 夜景照明艺术构思

基于总体设计理念认识和对环境、建筑的认真分析，初步提出了夜景照明的设计理念、艺术构思、总体布局。

1）凸显珠贝、明珠，全桥珠联璧合理念

对人工岛的外形轮廓进行勾勒，表现出“珠贝”的外形。挡浪墙外侧布置光带，兼顾场地及人工岛环岛景观步道的照明功能；主体建筑有明珠的寓意，灯光重点投射在具有白色外表的异形圆锥体的风帽上，在视觉上有“明珠”的观感。全岛灯光采用静态控制，与大桥的江海桥、九州桥、青州桥上的动态控制的灯光连为一体，动静相宜，全桥“珠联璧合”。

2）表现三地文化精华的柱廊文化特征

主体建筑外走廊的灯光投射在每根清水混凝土柱的外表面，在夜间描绘柱的外形，与外走道一起表现柱廊文化的建筑构造，漫射的灯光也满足常规的走廊照明需求，见图3。

3）表现清水混凝土的简洁、质朴

在建筑公共场所的大面积的清水混凝土墙面，采用重点照明方式，如射灯、投光灯等；布点以室内为主，如首层的主要通道，与柱廊有机结合，表达简洁、质朴的特点，兼顾重点空间区域的功能照明。

4）重现建筑空间的韵律感

减光罩整齐的门式桁架，白天已有强烈的韵律感，其精致的表面、平直的边线配以适合的投射光，可以重现白天的节奏感。

主体建筑两侧外表是玻璃墙，为内透光的实现提供了可能。内透光与柱廊被投光的表面亮度与建筑的内透光必须要有层次感，通过采用合适灯具的功率来调节，使柱廊效果突出。

5）夜景照明与建筑的和谐

东岛大台阶每级台阶采用侧面对射照明，柱廊夜景照明兼做走道照明；合理布置普通照明，考虑重点照明效果，重点照明可作为普通照明的补充；夜景照明与功能照明结合。

6）塑造“海上明珠”观感

人工岛主体建筑的内透光、屋面的洗地灯光、风帽的表面投射灯光以及环岛的光带，远眺是海上明珠，近看是贝中含珠。

图3 东岛主体建筑夜景Fig.3 Night view of the east artificial island main building

4 夜景照明设计技术方案

4.1 贯彻极简设计理念，提升设计品质

在夜景照明技术方案的设计过程中，遵循了简约、自然、精细的设计原则。简约不是简单，采用的是“奥卡姆剃刀原则”，即“如非必要，勿增实体”。

挡浪墙原设计考虑提出上下对照方案，由上往下照光线投射在扭王字块，由下往上照投射在挡浪墙侧壁。现场试验，投射在挡浪墙侧壁的光线对形成光带的效果不强，投射在扭王字块的光线均匀度小，形成光暗光圈。经过认真思考，设计师认为由下向上投射的灯具不是必要的，将向上投射改为向下投射，灯具总数不变，调整灯具的安装高度，增强了投射在扭王字块的光线，最后取得较高亮度，且光带均匀度高的效果，实现勾勒人工岛外形轮廓的思路。

岛面的广场原设计考虑设置造型光带、主体建筑沿外廊设置光带，这些光带在后期的实施过程中，经过慎重思考，认为不能很好地体现原有的设计思路，应该取消。东人工岛主体建筑的菱形天窗，原设计为了加强内透灯光效果，设置了近50套射灯、周边设置光带，经过分析比较后取消光带，只安装了35套射灯。取消的还包括：西人工岛主体建筑3层室外大平台、东人工岛主体建筑4层室外大平台的周边射灯、室外地面的球形灯、风帽的轮廓线条灯、建筑室外周边的地脚射灯等。

经过对环境、建筑的深入了解，应用极简设计思想，剔除了不能很好体现总体设计理念的内容，使最后的夜景照明效果达到预期的目的，提升了设计品质。

4.2 艺术与技术的融合

艺术构思需要通过技术手段来实现[1]。夜景照明的工程设计，通过光色的选择、照度和亮度的控制、投射光线的线点面结合，考虑灯具的选用和安装、安全可靠的配电和智能控制方式，考虑节能环保、消除光污染对环境影响。

4.2.1 光源色彩的选择

由于所使用的光色不同，所得到的照明效果就不同，所形成的光照气氛也不相同，这都要根据照明内容采用适当的光源。在进行设计时，必须从照度以外的照明质量方面，对光源的特性以及整体性的配置进行研究。基于项目的明珠的理念，主体应偏暖，局部暖中偏白。因此，除风帽表面投光灯采用色温为4 000 K的光源，满足闪亮点趋于白色的暖光颜色，其它均采用色温3 000 K光源，体现柔和、圆润的情感体验。

4.2.2 灯光布局、照明的方式

灯光的布局需要根据具体照明位置、对象来确定灯具的选型，不同照明方式的结合，可以形成点、线、面不同的照明效果，增加层次感。泛光照明使被照物突出，从而成为视觉亮点，线型灯使被照明的表面在一个方向上有较好的均匀度。对于项目需要达到的照明效果，对不同部位选取不同的照明方式。

1）挡浪墙：灯具安装在挡浪墙外侧靠近顶部的位置，用宽配光泛光照明灯具向下45°倾斜，灯具间距3 m。

2）减光罩：灯具沿车行方向，沿清水混凝土墙上方安装，用窄配光线条灯具，按榀两侧投射门式桁架梁面，立柱处用相同的灯具在地面安装，见图4。

图4 减光罩夜景Fig.4 Night view of light reduction cover

3）建筑柱廊：灯具地面埋设，每根柱子2套灯具，灯具45°离柱约50 cm，用窄配光地埋灯具，光线投射在柱表面及天花板上。

4）清水混凝土墙面：室内通道采用导轨射灯，点射墙面；室外与建筑柱廊一样配置。

5）大台阶：灯具嵌入安装在台阶两侧的花盆内，用窄配光射灯照亮台阶。

6）建筑屋面：灯具屋面支架安装，用窄配光线条灯具照亮涂蓝色的屋面。

7）风帽：灯具屋面支架安装，用宽配光泛光照明灯具向上倾斜照亮风帽表面，灯具间距3 m。

建筑内靠窗的普通灯具，考虑作为内透光表现形式，其色温统一为4 000 K，具有明亮的背景效果。

见光不见灯的要求是夜景照明设计中的要求。清水混凝土外墙采用脱模成型的筑建方式，对照明灯具及线路的安装与隐藏带来很大的局限性。应用极简设计思想，通过深入思考、研究和试验，突出重点，避免过大的施工难度，避免维护上的困难，避免对用户的干扰，不破坏建筑的肌理。

4.2.3 光源选择和节能

常用的夜景照明光源有金属卤素灯、高压钠灯、白炽灯、荧光灯、霓虹灯、发光光纤、LED等等。随着技术的发展，LED光源有众多优点，尤其是在光效和寿命方面有明显的优势，使其在夜景照明方面得到广泛应用[2]。经过分析比较，根据项目的灯光和控制的需求，夜景照明灯具全部采用LED灯具。在实施过程中，通过供应商提供不同类型的产品在实地实验后，挑选出最佳灯具应用到项目中。如地埋灯，原设计考虑用70 W的金卤灯，最后选用15.8 W的LED地埋灯就达到设计要求，节能效果明显。

4.2.4 照度、亮度和光污染评估

不同的照度和亮度对形成光暗、剪影、凸显、背景如同绘画中笔墨的浓淡。JGJ/T 163—2008《城市夜景照明设计规范》[3]中城市夜景照明照度按不同的区域为15～300 lx，亮度最大1 000 cd/m2。按照设计理念及其实现的效果要求，确定廊柱、大台阶采用低照度（平均15～30 lx），挡浪墙及减光罩桁架采用中等照度（平均50～100 lx），风帽表面采用较高的照度（平均100～150 lx）。

夜景照明的设计必须考虑光污染问题。作为桥隧转换的人工岛，交通安全是首要的；东西人工岛位于香港机场跑道的延长线上，飞行安全不可忽视。设计过程分析了夜景灯光对行车安全和飞行安全进行了评估。

1）桥隧行车安全评估

在行车的路线上，减光罩处安装的夜景照明灯具投光方向全部是向上的，夜景照明的灯光对行车安全没有影响。

2）香港机场飞行安全评估

东人工岛在香港机场南跑道的延长线上，距离香港机场南跑道末端5.6 km，飞机经过东人工岛时正常高度为306 m，如图5所示。按MH 5001—2013《民用机场飞行区技术标准》[4]东人工岛不在飞行保护区内，可以设置地面灯光。但要求“机场附近的非航空地面灯，凡由于其光强、构形或颜色有可能危及飞行安全、妨碍或混淆对地面航空灯的识别，应熄灭、遮蔽或改装。”

人工岛的夜景灯光屋面及风帽是面状，在空中看到的是小区域的光面，挡浪墙周边的光带与路灯是两头大小不一样的闭合锥形光带，东人工岛的光带轴线与飞机降落的方向夹角大于30°，没有出现连续大段与跑道平行的较强灯光。

挡浪墙光束角为45°投射型灯具均向下照明，现场调整挡浪墙的投光灯安装角度，使灯具表面与海平面的夹角小于30°，保证光线不逸出水平面；柱廊灯、台阶灯功率小，柱廊灯垂直向上光线不触及飞行视线，调整风帽洗墙灯的角度，保证灯具的射出的光线全部集中在风帽表面，没有光线逸出风帽直射天空。

图5 人工岛与香港机场的位置关系图Fig.5 Location relationship between artificial island and Hongkong Airport

整体来说，夜景灯光照向水平方向之上的比例小，光色单一且与航空灯具颜色差别大，亮度不高，不影响飞行安全。

4.2.5 照明设施的选用

1）灯具选择原则

不论是灯具选择还是安装方案的确定，均细微到一梁一柱，精雕细刻，力求完美，实现各表现元素与整体风格的有机结合。尽量将影响建筑白天景观的灯具隐藏起来，使服务于夜景的灯具不成为影响建筑主体白天视觉效果的符号。照明器材、安装电器产品均安全可靠、便于维修管理[5]。

可靠性：环境影响可靠因素，要求照明灯具能经受长期风吹、日晒、雨雪、冰雹、霜冻、盐蚀的考验，具有较高的可靠性。

安全性：灯具的安全包括灯具本身的安全及安装后灯具对人以及其它物体的安全。行人容易接触的灯具，应采用发热较小的灯具，避免烫伤。

耐用性：采用寿命长的灯具，减少其更换和维护次数。

通过控制灯具品质，采用高光效光源和灯具实现节能、环保。

2）配电及控制

简单、安全、可靠是配电及控制的基本要求[3]。夜景照明采用专用的供电回路，分片设置现场配电箱，末端回路设置剩余电流保护装置，并按不同的压降配置适合电缆截面的防水电缆。照明控制系统实现集成化控制[6]，场地照明，室内功能空间照明，外立面景观照明共同使用同一套智能照明控制系统，体现了绿色照明的要求。

5 结语

夜景照明设计实践，建立在尊重环境、尊重建筑、自然环境与人文特征统一基础上，通过运用现代技术手段、深入研究、现场实验，不断调整，最终完成了形态丰富、切实可行的夜景照明设计成果。