隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的進(jìn)一步加大投入，鐵路隧道工程得到了前所未有的發(fā)展。“多、長(zhǎng)、大、深”，即數(shù)量多，長(zhǎng)度大、大斷面、大埋深，是今后隧道工程的發(fā)展趨勢(shì)。


     然而，隨著隧道工程的發(fā)展，與隧道施工過程中相應(yīng)的一系列問題也逐漸暴露出來，并且也日益嚴(yán)重，比如，與環(huán)境問題息息相關(guān)的地下水問題越來越引起人們的關(guān)注。一般而言，不論在施工中還是在通車后，隧道結(jié)構(gòu)時(shí)刻處于地下水的包圍之中，1985年以前的有關(guān)規(guī)范、規(guī)則，幾乎都未把隧道工程建設(shè)與環(huán)境工程作為一個(gè)系統(tǒng)來考慮，沒有關(guān)于隧道開挖及地下水對(duì)生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的專門條款和規(guī)定。在實(shí)際工程中，突出了以排為主，大多數(shù)隧道工程（特別是山嶺隧道），不論涌、滲水的補(bǔ)給來源及水量大小與否，施工中多不作預(yù)處理，因而使隧道成了泄水洞，吸取了周圍大量的地下水，造成地下水的流失，產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題。

1  “以排為主”的主要缺點(diǎn)
    經(jīng)驗(yàn)證明，地下水處理“以排為主”，隧道施工過程中以及后來的隧道運(yùn)營(yíng)期，長(zhǎng)期排放地下水，在隧道內(nèi)存在不同程度的水害，且逐年發(fā)展，影響襯砌結(jié)構(gòu)和行車安全；環(huán)境方面造成工程地區(qū)含水層被疏干，使生態(tài)環(huán)境惡化，主要表現(xiàn)為：地表和泉、井枯竭；生活，工農(nóng)業(yè)用水缺乏，地表沉降、土壤沙化、水土流失等。嚴(yán)重影響了人民的生活和生產(chǎn)建設(shè)。
（1）地下水從隧道大量流失，圍巖中的地下水通道（巖層節(jié)埋裂隙或巖溶管道）中的充填物被水沖走，貫通性愈來愈好，致使洞內(nèi)流量不斷增大。貴昆線稞納隧道通車后涌水頻率逐年提高，開始時(shí)數(shù)年一次，以后每年一次，近年來一年數(shù)次；剛剛修建的渝懷線武隆隧道，2002年涌水量最大為200×104m3/d，2003年涌水量猛增到780×104m3/d，為中國(guó)歷史上所罕見。
（2）隨著隧道內(nèi)涌水量的增多，襯砌滲漏變形、路面翻漿冒泥、排水溝淤塞漫流等將逐年嚴(yán)重。大瑤山隧道建成后，1990年5月，一次涌水200m3，流沙埋沒軌道使行車中斷。在巖溶地區(qū)，巖溶管道涌水由于經(jīng)常帶有大量泥沙，直接影響行車安全，為害特別嚴(yán)重。
（3）隧道地下水如果以排為主，施工中一般不再采取預(yù)注漿等封堵措施，則地下水往往嚴(yán)重影響施工的正常進(jìn)行。武隆隧道歷次特大涌水都造成施工場(chǎng)地嚴(yán)重毀壞，大量機(jī)械設(shè)備被埋在污泥里，隧道內(nèi)泥沙堆積達(dá)一米多厚，影響了施工的正常進(jìn)行。此外，南嶺隧道（衡廣復(fù)線），梅花山隧道（貴昆線），平關(guān)隧道（盤西線）等，都曾因洞內(nèi)大量涌水而使施工受到嚴(yán)重影響。
（4）地下水長(zhǎng)期由隧道大量排走，地下水位降低，是洞頂?shù)乇硎�水并發(fā)生沉降變形的主要原因。例如京通線桃山隧道施工中的大量涌水使地表“四道溝”所有泉水干枯，從而截?cái)嗔嗽摐舷掠伟l(fā)電用的水源和農(nóng)業(yè)用水，造成嚴(yán)重后果；武隆隧道預(yù)測(cè)最大涌水量達(dá)到1300×104m3/d，山頂不遠(yuǎn)即為國(guó)家級(jí)風(fēng)景區(qū)仙女山風(fēng)景區(qū)，常年大量地下水的隨意排走必將會(huì)對(duì)仙女山的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。
     “以排為主”對(duì)洞頂?shù)乇砩鷳B(tài)環(huán)境的破壞，將產(chǎn)生長(zhǎng)期的不良影響，而這是我國(guó)當(dāng)前法律所禁止的�！吨腥A人民共和國(guó)環(huán)境法》和《中華人民共和國(guó)水資源保護(hù)法》的頒布，國(guó)家對(duì)新工程從立項(xiàng)到驗(yàn)收，都要進(jìn)行環(huán)境評(píng)定，法規(guī)規(guī)定，“開采礦藏或者興建地下工程，因疏干排水導(dǎo)致地下水位下降、枯竭或者地面塌陷，對(duì)其單位或個(gè)人的生活和生產(chǎn)造成損失的，采礦單位或者建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)采取補(bǔ)救措施，賠償損失”（水法第二十六條）。并且隨著人們的環(huán)保意識(shí)和法制觀念的增強(qiáng)，聽任地下水大量流失的現(xiàn)象越來越行不通了，因此，無限制排水原則不能適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的要求。


2  “控制排水”原則的提出
    隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和以往施工規(guī)范中“以排為主”造成日益嚴(yán)重的水資源流失和環(huán)境惡化問題，一種新的思想，即“控制排水”的思想應(yīng)運(yùn)而生。 2001年9月實(shí)施的新的《隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：隧道防排水應(yīng)采取“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜”的原則，所謂“控制排水”，即是在富水地區(qū)修筑隧道時(shí)采取“以堵為主，限量排放”的方法，也稱為“大堵小排”，“大堵”是控制流量，“小排”是減小隧道襯砌壓力的主要手段。其核心是根據(jù)實(shí)際情況，按“以堵為主，防排結(jié)合”，排放流量根據(jù)施工的要求，水文地質(zhì)情況等加以控制。
3  “控制排水”條件下鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)襯砌斷面的受力分析
    對(duì)于以往按“排水原則”來設(shè)計(jì)隧道，襯砌結(jié)構(gòu)受力和圍巖穩(wěn)定性影響是否需要考慮外水荷載的作用和如何考慮外水荷載等問題，現(xiàn)行隧道規(guī)范上尚沒有這方面的理論和依據(jù)可用。尤其對(duì)于富水的斷層破碎帶和巖溶發(fā)育區(qū)，這些地區(qū)往往也是造成地下水流失的最主要地區(qū)，富水的斷層破碎帶和巖溶發(fā)育區(qū)開挖后，若不采取措施，其涌水量是巨大的，歷來開挖的隧道涌水地帶也絕大部分集中在這些地區(qū)，如中梁山隧道、大瑤山隧道、南嶺華隧道、華鎣山隧道以及子關(guān)、大巴山隧道等等都是出于這種情況。對(duì)于這些地段，用何種方法來進(jìn)行“控制排水”，若采用“控制排水”，如何來設(shè)計(jì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，還需要進(jìn)行深入研究和解決。在這里，就采用 “控制排水”條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工時(shí)，簡(jiǎn)單分析隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面襯砌結(jié)構(gòu)的受力情況。
    對(duì)于富水的斷層破碎和富水的巖溶發(fā)育區(qū)，圍巖的級(jí)別比較低，基本在IV級(jí)圍巖和VI級(jí)之間，愉懷鐵路一單線電氣化深埋隧道，其襯砌為曲墻帶仰拱的標(biāo)準(zhǔn)V級(jí)圍巖甲型襯砌，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中鋼筋采用Φ25的螺紋鋼筋，間距25