在地道桥设计中除了结构设计的问题外，还涉及到城市道路规划、铁路运营管理等多方面的内容，笔者从自己多年的工作实践中认识到，地道桥的设计必须从路桥总体方案、工程环境等控制因素出发，注重前期总体路桥方案设计，将各控制因素纳入设计，统筹考虑，提高方案的可实施性。
1.路桥方案的选择及下穿方案的优势
大部分城市都是以铁路线为依托发展起来的，随着城市的发展和功能扩展，原来对城市发展起推动作用的铁路线，在城市的发展中逐渐表现出了一定的负面影响，主要表现在以下几个方面：
(1) 从空间上分析，在城市平面布局中，铁路线将其两侧的城市功能区隔断，造成城区之间的联系不畅。
(2) 从平面交通各交通形式占用道路的时间角度来分析，城市交通流量的上升和铁路提速后矛盾突出，原有平交道口根本不能适应上述两种交通的发展，各种恶性事故在城市公铁平交道口时有发生，成为舆论关注的焦点。
(3) 道路、铁路的交叉点多位于城市中心或经济比较发达的街区，从城市总体规划和环境保护角度考虑，应选择比较合理的交通方案，降低噪声，提高城市环境品质。
在新建公路、铁路立体交通方案中，公路采用地道桥下穿铁路较之于上跨方案有明显的优势。主要优势如下：
(1) 于下穿方案引道长度仅有上跨方案引桥长度的1/ 3 左右，且道路投资比桥梁投资低，下穿方案投资较大的项目为铁路防护的费用。综合考虑总体路桥投资，下穿方案仅为上跨方案的1/ 3 左右。
(2) 从对铁路行车安全的影响考虑，下穿方案的控制因素比较明确，易于先期采取防护措施，顶进式地道桥从工法创立到目前为止30 余年，已经形成了一整套完备的技术，措施可靠、完整;而上跨方案由于桥式的变化、工程控制因素不同等因素，往往各工程的实际情况不同，工程中不可控因素多，从工程控制角度考虑，存在一定的灰度。
(3) 能够节约市政道路占地，提高城市中的土地资源的利用效率，符合城市发展长远利益，同时也降低了征地和拆迁的费用。
(4) 下穿方案有利于控制噪声污染，与上跨方案中道路、铁路的噪声叠加并向相邻城市区域扩散相比，下穿方案将大部分道路交通噪声控制在引道路槽内，噪声污染的范围、强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观的设计，避免了上跨方案中引桥阻隔观者视觉的弊端，道路两侧可以配合梯级绿化、街头小品、夜景照明等，形成具有一定观赏性的城市景观作品。
(6) 下穿方案，可采取主辅分离，设置不同的引道坡度，以适应不同需求，从而减少引道长度，并可以利用边孔埋设部分市政管线。
另外，需要指出的是，下穿方案较之上跨方案的不足之处是需要设置泵站对引道路段进行排水，增加了一定的后期管理工作，但由于泵站及排水系统的修建费用占整个工程费用的比例很小，对整个工程的投资影响不大。随着机电设备的发展，后期管理费用也大幅度降低，尤其在城市中泵站的管理已经不形成任何负担。
从以上分析可看出，采用下穿地道桥实现城市道路、铁路的立体交叉具有工程上的诸多优势，能够发挥市政工程良好的社会效益和经济效益，也适合我国的国情。
2.关键控制因素
在方案阶段影响地道桥设计的最关键控制因素是总体路桥方案和地质条件。前者影响桥位和平纵断面，如果考虑不周，会引起路桥的关键控制参数发生变化;后者影响工法的可实施性，同时对投资估算和控制影响较大。以上是方案阶段必须深入研究的主要问题，有些是必须深入配合，部分内容需要达到施工图阶段，以便稳定设计，为后续阶段设计创造有利条件。
2.1 路桥总体方案对地道桥设计的影响
出于地方、铁路的管理权限，建筑物产权及维护运营安全的实际情况，目前一般的设计分工是:道路由地方设计院设计，而铁路地道桥的设计由铁路设计院进行设计。在方案设计阶段，道路和主桥的设计应加强配合，地道桥及其临近路段的道路平纵断面应达到施工图设计阶段的深度。
道路平面设计方案除满足道路功能及其相关规范的要求外，尚应考虑铁路设备的现状，尽量避让既有道岔及其转辙设备、接触网杆、既有桥涵构筑物。同时，应尽量避免道路与铁路小角度斜交，以降低工程造价和施工难度。
道路纵断面应满足以下主要指标：
(1) 地道桥地段一般位于道路的最低段，道路纵坡设置时，一般按如下考虑，通过地道桥路段的机动车道纵坡一般不大于5 % ，引道的最低点不能设在地道桥孔内，应设在有排水出路一方的桥孔外5～10 m。地道桥孔内应做成0.5 %左右的纵坡，以利排水引至桥孔外雨水口。
(2) 保证地道桥顶板上的铁路道床道碴厚度，顶板顶面至最低轨底的高度不小于80 cm（非提速地段可放宽到65 cm ，但通常取80 cm） 。
(3) 保证桥内道路净空，桥内结构净空高度H 应根据以下公式确定
H = h + L ×i + W ×j + Y + S + T
式中 H ——桥内结构净空；
h ——道路允许最小净空；
L ——道路方向框架长度（悬臂和框架顶板等厚时，需另考虑悬臂长）；
i ——道路纵坡，‰；
W ——框架中孔宽度（布置机动车道，单向）；
j ——机动车道横坡，%；
Y ——因设置框架加腋需要增加的框架高度；
S ——道路铺装厚度；
T ——顶进施工误差。
2. 2 地质条件对地道桥的影响
在方案阶段，由于地质勘察工作的深度不够，一般地质条件不确定的因素较多，但是在有的工程中又要求对地质条件进行必要的评价，以确定工程的可实施性和框算工程造价。在此推荐以下方法，作为方案阶段地质评价、辅助确定方案的主要手段。
(1) 通过地形、地貌判识，了解施工场地所在的地貌单元，进而推断不良地质状况存在的可能性。
(2) 了解周边既有建筑物、构筑物施工时的地质状况，必要时可依据临近钻孔进行有依据的类比。
(3) 通过地表植被的分布，以及沟渠、河道的走向判断地下水的情况。
(4) 在桥位的确定中应尽量避让有明显不均匀地基条件的情况，也应尽量避免临近高大、敏感建筑物设置基坑的情况。
(5) 了解铁路路基的构筑材料，这点对于高路基条件下修筑地道桥的工程尤其必要。
(6) 了解该地区的地震设防烈度。
(7) 要特别关注并了解所在地区的典型地质特征，对敏感地质条件进行分析。例如:黄土地区具有湿陷性的Q3 、Q4 地层，山区条件下冲沟地貌单元下的沟口地基状况，沿海地区高含水软土地层等。
3.尚应考虑的其他因素
(1) 了解业主的工程意图，帮助道路设计单位分析、评估新建道路在城市路网中的合理性，评估道路横断面设置标准，及其与铁路地道桥的匹配关系。通过以上工作优化道路走向、车道划分、道路平纵断面，进而提高工程的品质，提高交通效率、便于维修养护。
(2) 了解道路、桥梁施工的总体筹划，便于提供优化的施工组织和施工安排，降低工程造价，这对于可以避让冬期施工的工程尤有必要。
(3) 详细了解铁路线现状，主要包括：线名、线间距、线路高差、轨重、线路坡度、线路设备、相邻构筑物的状况、通讯及信号电缆的状况、供电设备的状况、行车密度、近期维修改造计划等。
(4) 工程所在地的气候状况，尤其是降水，这关系到地道桥基坑的安全和设置。
(5) 既有、规划市政管线的埋设方式和位置。
(6) 铁路、道路挡墙的连接方式。
(7) 可能影响设计的其他技术因素，包括:市政道路排水体系、建筑材料的产地、是否设置绿化及广告设施。
(8) 其他非技术因素，但可能影响工程实施的内容:拆迁及征地问题、影响工程形象的人文地理因素、政治需求等。笔者提供一推荐表格(表1) ，将主要控制因素纳入其中，可以在地道桥方案阶段及现场踏勘时使用，以提高工作效率。
4.结语
方案设计是工程前期的一个重要阶段，是地道桥及其相关道路设计的关键环节，全面系统的方案设计对于后续设计阶段可以起到事半功倍的效果，同时能够发挥设计在工程建设中的主导作用，通过现场调查、方案比选，保证了工程技术上先进、功能合理，提高了经济效益和社会效益。
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