随着国家对基础建设的进一步加大投入，铁路隧道工程得到了前所未有的发展。“多、长、大、深”，即数量多，长度大、大断面、大埋深，是今后隧道工程的发展趋势。


     然而，随着隧道工程的发展，与隧道施工过程中相应的一系列问题也逐渐暴露出来，并且也日益严重，比如，与环境问题息息相关的地下水问题越来越引起人们的关注。一般而言，不论在施工中还是在通车后，隧道结构时刻处于地下水的包围之中，1985年以前的有关规范、规则，几乎都未把隧道工程建设与环境工程作为一个系统来考虑，没有关于隧道开挖及地下水对生态环境影响评价的专门条款和规定。在实际工程中，突出了以排为主，大多数隧道工程（特别是山岭隧道），不论涌、渗水的补给来源及水量大小与否，施工中多不作预处理，因而使隧道成了泄水洞，吸取了周围大量的地下水，造成地下水的流失，产生了一系列的环境问题。

1  “以排为主”的主要缺点
    经验证明，地下水处理“以排为主”，隧道施工过程中以及后来的隧道运营期，长期排放地下水，在隧道内存在不同程度的水害，且逐年发展，影响衬砌结构和行车安全；环境方面造成工程地区含水层被疏干，使生态环境恶化，主要表现为：地表和泉、井枯竭；生活，工农业用水缺乏，地表沉降、土壤沙化、水土流失等。严重影响了人民的生活和生产建设。
（1）地下水从隧道大量流失，围岩中的地下水通道（岩层节埋裂隙或岩溶管道）中的充填物被水冲走，贯通性愈来愈好，致使洞内流量不断增大。贵昆线稞纳隧道通车后涌水频率逐年提高，开始时数年一次，以后每年一次，近年来一年数次；刚刚修建的渝怀线武隆隧道，2002年涌水量最大为200×104m3/d，2003年涌水量猛增到780×104m3/d，为中国历史上所罕见。
（2）随着隧道内涌水量的增多，衬砌渗漏变形、路面翻浆冒泥、排水沟淤塞漫流等将逐年严重。大瑶山隧道建成后，1990年5月，一次涌水200m3，流沙埋没轨道使行车中断。在岩溶地区，岩溶管道涌水由于经常带有大量泥沙，直接影响行车安全，为害特别严重。
（3）隧道地下水如果以排为主，施工中一般不再采取预注浆等封堵措施，则地下水往往严重影响施工的正常进行。武隆隧道历次特大涌水都造成施工场地严重毁坏，大量机械设备被埋在污泥里，隧道内泥沙堆积达一米多厚，影响了施工的正常进行。此外，南岭隧道（衡广复线），梅花山隧道（贵昆线），平关隧道（盘西线）等，都曾因洞内大量涌水而使施工受到严重影响。
（4）地下水长期由隧道大量排走，地下水位降低，是洞顶地表失水并发生沉降变形的主要原因。例如京通线桃山隧道施工中的大量涌水使地表“四道沟”所有泉水干枯，从而截断了该沟下游发电用的水源和农业用水，造成严重后果；武隆隧道预测最大涌水量达到1300×104m3/d，山顶不远即为国家级风景区仙女山风景区，常年大量地下水的随意排走必将会对仙女山的环境造成严重的影响。
     “以排为主”对洞顶地表生态环境的破坏，将产生长期的不良影响，而这是我国当前法律所禁止的。《中华人民共和国环境法》和《中华人民共和国水资源保护法》的颁布，国家对新工程从立项到验收，都要进行环境评定，法规规定，“开采矿藏或者兴建地下工程，因疏干排水导致地下水位下降、枯竭或者地面塌陷，对其单位或个人的生活和生产造成损失的，采矿单位或者建设单位应当采取补救措施，赔偿损失”（水法第二十六条）。并且随着人们的环保意识和法制观念的增强，听任地下水大量流失的现象越来越行不通了，因此，无限制排水原则不能适应我国经济发展和社会进步的要求。


2  “控制排水”原则的提出
    随着我国经济建设的飞速发展和以往施工规范中“以排为主”造成日益严重的水资源流失和环境恶化问题，一种新的思想，即“控制排水”的思想应运而生。 2001年9月实施的新的《隧道设计规范》中规定：隧道防排水应采取“防、排、截、堵结合，因地制宜”的原则，所谓“控制排水”，即是在富水地区修筑隧道时采取“以堵为主，限量排放”的方法，也称为“大堵小排”，“大堵”是控制流量，“小排”是减小隧道衬砌压力的主要手段。其核心是根据实际情况，按“以堵为主，防排结合”，排放流量根据施工的要求，水文地质情况等加以控制。
3  “控制排水”条件下铁路隧道标准衬砌断面的受力分析
    对于以往按“排水原则”来设计隧道，衬砌结构受力和围岩稳定性影响是否需要考虑外水荷载的作用和如何考虑外水荷载等问题，现行隧道规范上尚没有这方面的理论和依据可用。尤其对于富水的断层破碎带和岩溶发育区，这些地区往往也是造成地下水流失的最主要地区，富水的断层破碎带和岩溶发育区开挖后，若不采取措施，其涌水量是巨大的，历来开挖的隧道涌水地带也绝大部分集中在这些地区，如中梁山隧道、大瑶山隧道、南岭华隧道、华蓥山隧道以及子关、大巴山隧道等等都是出于这种情况。对于这些地段，用何种方法来进行“控制排水”，若采用“控制排水”，如何来设计隧道衬砌结构，还需要进行深入研究和解决。在这里，就采用 “控制排水”条件下进行设计和施工时，简单分析隧道标准断面衬砌结构的受力情况。
    对于富水的断层破碎和富水的岩溶发育区，围岩的级别比较低，基本在IV级围岩和VI级之间，愉怀铁路一单线电气化深埋隧道，其衬砌为曲墙带仰拱的标准V级围岩甲型衬砌，钢筋混凝土结构，其中钢筋采用Φ25的螺纹钢筋，间距25