在地道橋設(shè)計(jì)中除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題外，還涉及到城市道路規(guī)劃、鐵路運(yùn)營(yíng)管理等多方面的內(nèi)容，筆者從自己多年的工作實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到，地道橋的設(shè)計(jì)必須從路橋總體方案、工程環(huán)境等控制因素出發(fā)，注重前期總體路橋方案設(shè)計(jì)，將各控制因素納入設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌考慮，提高方案的可實(shí)施性。
1.路橋方案的選擇及下穿方案的優(yōu)勢(shì)
大部分城市都是以鐵路線為依托發(fā)展起來(lái)的，隨著城市的發(fā)展和功能擴(kuò)展，原來(lái)對(duì)城市發(fā)展起推動(dòng)作用的鐵路線，在城市的發(fā)展中逐漸表現(xiàn)出了一定的負(fù)面影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1) 從空間上分析，在城市平面布局中，鐵路線將其兩側(cè)的城市功能區(qū)隔斷，造成城區(qū)之間的聯(lián)系不暢。
(2) 從平面交通各交通形式占用道路的時(shí)間角度來(lái)分析，城市交通流量的上升和鐵路提速后矛盾突出，原有平交道口根本不能適應(yīng)上述兩種交通的發(fā)展，各種惡性事故在城市公鐵平交道口時(shí)有發(fā)生，成為輿論關(guān)注的焦點(diǎn)。
(3) 道路、鐵路的交叉點(diǎn)多位于城市中心或經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的街區(qū)，從城市總體規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)角度考慮，應(yīng)選擇比較合理的交通方案，降低噪聲，提高城市環(huán)境品質(zhì)。
在新建公路、鐵路立體交通方案中，公路采用地道橋下穿鐵路較之于上跨方案有明顯的優(yōu)勢(shì)。主要優(yōu)勢(shì)如下：
(1) 于下穿方案引道長(zhǎng)度僅有上跨方案引橋長(zhǎng)度的1/ 3 左右，且道路投資比橋梁投資低，下穿方案投資較大的項(xiàng)目為鐵路防護(hù)的費(fèi)用。綜合考慮總體路橋投資，下穿方案僅為上跨方案的1/ 3 左右。
(2) 從對(duì)鐵路行車安全的影響考慮，下穿方案的控制因素比較明確，易于先期采取防護(hù)措施，頂進(jìn)式地道橋從工法創(chuàng)立到目前為止30 余年，已經(jīng)形成了一整套完備的技術(shù)，措施可靠、完整;而上跨方案由于橋式的變化、工程控制因素不同等因素，往往各工程的實(shí)際情況不同，工程中不可控因素多，從工程控制角度考慮，存在一定的灰度。
(3) 能夠節(jié)約市政道路占地，提高城市中的土地資源的利用效率，符合城市發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，同時(shí)也降低了征地和拆遷的費(fèi)用。
(4) 下穿方案有利于控制噪聲污染，與上跨方案中道路、鐵路的噪聲疊加并向相鄰城市區(qū)域擴(kuò)散相比，下穿方案將大部分道路交通噪聲控制在引道路槽內(nèi)，噪聲污染的范圍、強(qiáng)度都得到了有效控制和大幅降低。
(5) 下穿方案有利于城市景觀的設(shè)計(jì)，避免了上跨方案中引橋阻隔觀者視覺(jué)的弊端，道路兩側(cè)可以配合梯級(jí)綠化、街頭小品、夜景照明等，形成具有一定觀賞性的城市景觀作品。
(6) 下穿方案，可采取主輔分離，設(shè)置不同的引道坡度，以適應(yīng)不同需求，從而減少引道長(zhǎng)度，并可以利用邊孔埋設(shè)部分市政管線。
另外，需要指出的是，下穿方案較之上跨方案的不足之處是需要設(shè)置泵站對(duì)引道路段進(jìn)行排水，增加了一定的后期管理工作，但由于泵站及排水系統(tǒng)的修建費(fèi)用占整個(gè)工程費(fèi)用的比例很小，對(duì)整個(gè)工程的投資影響不大。隨著機(jī)電設(shè)備的發(fā)展，后期管理費(fèi)用也大幅度降低，尤其在城市中泵站的管理已經(jīng)不形成任何負(fù)擔(dān)。
從以上分析可看出，采用下穿地道橋?qū)崿F(xiàn)城市道路、鐵路的立體交叉具有工程上的諸多優(yōu)勢(shì)，能夠發(fā)揮市政工程良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，也適合我國(guó)的國(guó)情。
2.關(guān)鍵控制因素
在方案階段影響地道橋設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵控制因素是總體路橋方案和地質(zhì)條件。前者影響橋位和平縱斷面，如果考慮不周，會(huì)引起路橋的關(guān)鍵控制參數(shù)發(fā)生變化;后者影響工法的可實(shí)施性，同時(shí)對(duì)投資估算和控制影響較大。以上是方案階段必須深入研究的主要問(wèn)題，有些是必須深入配合，部分內(nèi)容需要達(dá)到施工圖階段，以便穩(wěn)定設(shè)計(jì)，為后續(xù)階段設(shè)計(jì)創(chuàng)造有利條件。
2.1 路橋總體方案對(duì)地道橋設(shè)計(jì)的影響
出于地方、鐵路的管理權(quán)限，建筑物產(chǎn)權(quán)及維護(hù)運(yùn)營(yíng)安全的實(shí)際情況，目前一般的設(shè)計(jì)分工是:道路由地方設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，而鐵路地道橋的設(shè)計(jì)由鐵路設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)。在方案設(shè)計(jì)階段，道路和主橋的設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)配合，地道橋及其臨近路段的道路平縱斷面應(yīng)達(dá)到施工圖設(shè)計(jì)階段的深度。
道路平面設(shè)計(jì)方案除滿足道路功能及其相關(guān)規(guī)范的要求外，尚應(yīng)考慮鐵路設(shè)備的現(xiàn)狀，盡量避讓既有道岔及其轉(zhuǎn)轍設(shè)備、接觸網(wǎng)桿、既有橋涵構(gòu)筑物。同時(shí)，應(yīng)盡量避免道路與鐵路小角度斜交，以降低工程造價(jià)和施工難度。
道路縱斷面應(yīng)滿足以下主要指標(biāo)：
(1) 地道橋地段一般位于道路的最低段，道路縱坡設(shè)置時(shí)，一般按如下考慮，通過(guò)地道橋路段的機(jī)動(dòng)車道縱坡一般不大于5 % ，引道的最低點(diǎn)不能設(shè)在地道橋孔內(nèi)，應(yīng)設(shè)在有排水出路一方的橋孔外5～10 m。地道橋孔內(nèi)應(yīng)做成0.5 %左右的縱坡，以利排水引至橋孔外雨水口。
(2) 保證地道橋頂板上的鐵路道床道碴厚度，頂板頂面至最低軌底的高度不小于80 cm（非提速地段可放寬到65 cm ，但通常取80 cm） 。
(3) 保證橋內(nèi)道路凈空，橋內(nèi)結(jié)構(gòu)凈空高度H 應(yīng)根據(jù)以下公式確定
H = h + L ×i + W ×j + Y + S + T
式中 H ——橋內(nèi)結(jié)構(gòu)凈空；
h ——道路允許最小凈空；
L ——道路方向框架長(zhǎng)度（懸臂和框架頂板等厚時(shí)，需另考慮懸臂長(zhǎng)）；
i ——道路縱坡，‰；
W ——框架中孔寬度（布置機(jī)動(dòng)車道，單向）；
j ——機(jī)動(dòng)車道橫坡，%；
Y ——因設(shè)置框架加腋需要增加的框架高度；
S ——道路鋪裝厚度；
T ——頂進(jìn)施工誤差。
2. 2 地質(zhì)條件對(duì)地道橋的影響
在方案階段，由于地質(zhì)勘察工作的深度不夠，一般地質(zhì)條件不確定的因素較多，但是在有的工程中又要求對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行必要的評(píng)價(jià)，以確定工程的可實(shí)施性和框算工程造價(jià)。在此推薦以下方法，作為方案階段地質(zhì)評(píng)價(jià)、輔助確定方案的主要手段。
(1) 通過(guò)地形、地貌判識(shí)，了解施工場(chǎng)地所在的地貌單元，進(jìn)而推斷不良地質(zhì)狀況存在的可能性。
(2) 了解周邊既有建筑物、構(gòu)筑物施工時(shí)的地質(zhì)狀況，必要時(shí)可依據(jù)臨近鉆孔進(jìn)行有依據(jù)的類比。
(3) 通過(guò)地表植被的分布，以及溝渠、河道的走向判斷地下水的情況。
(4) 在橋位的確定中應(yīng)盡量避讓有明顯不均勻地基條件的情況，也應(yīng)盡量避免臨近高大、敏感建筑物設(shè)置基坑的情況。
(5) 了解鐵路路基的構(gòu)筑材料，這點(diǎn)對(duì)于高路基條件下修筑地道橋的工程尤其必要。
(6) 了解該地區(qū)的地震設(shè)防烈度。
(7) 要特別關(guān)注并了解所在地區(qū)的典型地質(zhì)特征，對(duì)敏感地質(zhì)條件進(jìn)行分析。例如:黃土地區(qū)具有濕陷性的Q3 、Q4 地層，山區(qū)條件下沖溝地貌單元下的溝口地基狀況，沿海地區(qū)高含水軟土地層等。
3.尚應(yīng)考慮的其他因素
(1) 了解業(yè)主的工程意圖，幫助道路設(shè)計(jì)單位分析、評(píng)估新建道路在城市路網(wǎng)中的合理性，評(píng)估道路橫斷面設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，及其與鐵路地道橋的匹配關(guān)系。通過(guò)以上工作優(yōu)化道路走向、車道劃分、道路平縱斷面，進(jìn)而提高工程的品質(zhì)，提高交通效率、便于維修養(yǎng)護(hù)。
(2) 了解道路、橋梁施工的總體籌劃，便于提供優(yōu)化的施工組織和施工安排，降低工程造價(jià)，這對(duì)于可以避讓冬期施工的工程尤有必要。
(3) 詳細(xì)了解鐵路線現(xiàn)狀，主要包括：線名、線間距、線路高差、軌重、線路坡度、線路設(shè)備、相鄰構(gòu)筑物的狀況、通訊及信號(hào)電纜的狀況、供電設(shè)備的狀況、行車密度、近期維修改造計(jì)劃等。
(4) 工程所在地的氣候狀況，尤其是降水，這關(guān)系到地道橋基坑的安全和設(shè)置。
(5) 既有、規(guī)劃市政管線的埋設(shè)方式和位置。
(6) 鐵路、道路擋墻的連接方式。
(7) 可能影響設(shè)計(jì)的其他技術(shù)因素，包括:市政道路排水體系、建筑材料的產(chǎn)地、是否設(shè)置綠化及廣告設(shè)施。
(8) 其他非技術(shù)因素，但可能影響工程實(shí)施的內(nèi)容:拆遷及征地問(wèn)題、影響工程形象的人文地理因素、政治需求等。筆者提供一推薦表格(表1) ，將主要控制因素納入其中，可以在地道橋方案階段及現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)使用，以提高工作效率。
4.結(jié)語(yǔ)
方案設(shè)計(jì)是工程前期的一個(gè)重要階段，是地道橋及其相關(guān)道路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，全面系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)對(duì)于后續(xù)設(shè)計(jì)階段可以起到事半功倍的效果，同時(shí)能夠發(fā)揮設(shè)計(jì)在工程建設(shè)中的主導(dǎo)作用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、方案比選，保證了工程技術(shù)上先進(jìn)、功能合理，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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