伴随着城市建设的不断发展,铁路与公路的交叉通行也日益频繁,箱涵顶进法由于具有地层干扰小、适用范围广等突出优势已成为穿越既有交通线路工程中的重要施工方法,特别是大断面、长距离箱涵顶进工程已逐渐成为常态。其中随着结构断面与跨度的增大,结构所面临的受力情况及与影响因素也变得更为复杂,这给工程施工及运营都带来了巨大挑战。针对当前国内对于大断面箱涵顶进工程研究相对较少,特别是对于顶进施工过程鲜有涉及的现象,本文依托郑州市紫荆山路下穿京广铁路斜交箱涵顶进工程,主要进行了以下研究:(1)结合工程实际,分别采用经验公式法与理论公式法进行最大顶力计算,并作保守估计,取两者相对较大值作为最终顶力设计值,最终得到分段长度为18m、26m、36m、55m箱涵所需最大顶力为:133931kN、144279kN、163019kN、229662kN。同时进一步利用顶力计算结果进行千斤顶选取、局部承压验算以及后背墙尺寸设计等关键技术计算;(2)采用数值模拟方法,选取18m、26m、36m、55m四种不同分段长度,以及空顶、顶入1/4、顶入2/4、顶入3/4、完全顶入等五个不同顶进阶段,建立4组箱涵顶进施工过程中的对比模型,20个对比工况,研究结构在顶进施工过程中随不同分段长度、不同顶进阶段的位移及应力变化规律。结果表明,箱涵在顶进入土过程中,结构长度越长,其左右边墙水平位移差距越大,越容易造成顶进方向偏差;同时箱涵长度越长,其前后两端的竖向位移差距越大,这同样容易出现“叩首”等不利现象,给施工安全造成隐患;(3)选取有无列车荷载以及四种不同结构厚度建立8个对比数值分析模型,研究结构在正式运营阶段随不同结构厚度、不同荷载工况下的应力及位移情况。结果显示:在箱涵正式运营阶段,随着结构厚度的增加,铁路路基的最大沉降值在不断减小,即箱涵结构越厚,其对应路基沉降越小。同时随着箱涵厚度的增加,结构最大拉、压应力也相应增大,其中箱涵厚度越大其拉应力极值越接近于混凝土强度标准值,因而这很容易在箱涵运营阶段造成安全隐患;(4)基于已有数值计算结果并综合考虑其他影响因素,利用TOPSIS多属性决策分析方法对结构分段长度以及箱涵结构厚度进行了定量参数方案比选,研究表明:在考虑结构安全、顶进方向偏差、“叩首”现象、工程成本、工程周期、环境因素等评价指标的情况下,本文推荐结构分段长度为26m。在考虑路基沉降、结构运行安全、施工难度、工程成本的情况下,本文推荐箱涵选取边墙及顶板厚度1.2m,底板厚度1.3m作为结构最终厚度参数。