Теснопътната железопътна линия Септември – Добринище е строена на шест етапа между 1921 и 1945 година. Първата отсечка Септември – Велинград е пусната в редовна експлоатация на 1 август 1926 г. Общата ѝ дължина е 125 km и има множество изкуствени съоръжения – тунели, мостове, водостоци и спираловидни изкачвания.

Септември – Велинград

В този участък има изградени 10 тунела с обща дължина 380 m, които са прокопани в здрава скала, стените им са иззидани с ломени камъни, а сводовете и порталите с изкуствени бетонови блокчета. Железопътната линия преминава три пъти Чепинска река чрез мостове. Първият е след гара Варвара при km 6+800, който е железен и е с 19 m отвор над реката и свод 5 m над шосето. За облекчаване на движението в този участък и за преминаване на по-големи камиони, през 2014 г. се извършват ремонтни дейности за разширяване на свода. Вторият мост е изграден на km 16+400. Той е железобетонен и е с 25 m отвор над реката. Малко преди навлизане в гара Долене при km 20+250, линията пресича реката чрез железобетонен мост с 19 m отвор. Освен тях чрез железобетонен мост с 8 m отвор при km 14+050, линията преминава над река Каркария. При km 36+700 железопътната линия преминава над река Мътница чрез железен мост с 24 m отвор, а при km 37+830 преминава чрез железен мост с 16 m отвор над река Бистрица.

При строежа на отсечката Септември – Велинград са използвани 97 тона взрив, 262 000 капсули, 260 km бикфордов фитил, а за извършването на всички зидарии е използван 1900 тона цимент. За строителните дейности и доставките са използвани 76 милиона лева.

Велинград – Белица

Теренът, през който преминава железопътната линия е планински и много тежък за прокарване на линия. Преди започване на строежа няма никакви пътища по тези места. Първата работа на строителните секции е да прокарат необходимите пътища, за да може по тях да се превозват всички материали, инвентарни предмети, сечива, строителни материали за постройките и хранителни стоки за персонала и работниците. Без пътища е невъзможно и движението на персонала по линията при извършване на ръководната и контролната си работа.

Както за останалите строящи се железопътни линии, така и за тази са изработени подробни табеларни и графически програми за землените и скалните работи, мостовете, подпорните стени, тунелите, полагането на релсовия път и баластирането. Те се извършват изключително по стопански начин.

През 1937 г. се развиват големи строителни дейности по отсечката Велинград – Якоруда, където са построени 25 тунела, 9 големи моста, 57 водостоци, 24 големи подпорни стени и множество укрепителни, землени, скални и други работи. Само за няколко месеца са завършени всички приемни и обслужващи сгради по железопътната линия, необходими на службите по движението и поддържането. Поради трудния и скъп превоз на материалите за сградите в планинския терен, особено на тухлите, се налага да се правят по протежение на линията и то на такива места, че след направата им да се возят по обектите от горе надолу, за да се избегне изкачването. Поройните дъждове са причина тухлите да се правят няколко пъти. Липсата на майстори и поройните дъждове са причина за отлагане на строежа на сградите за септември 1937 г. Към всички сгради са построени тоалетни, бараки, фурни, кладенци и водопроводи.

име на гарата или спирката постройкаБистрицапроста пазачница с чакалняОстрецпроста пазачница с чакалняслужебно жилище за чета (чета в смисъл на малобройна група ремонтираща/поддържаща железният път чрез ползване на или ръчни ,или инструменти задвижвани чрез ел.ток ,която група от цивилни жп работници действа всеки делничен ден на осемчасов трудов договор) и нейния ръководителЦветинодвойна пазачница и чакалня Света Петкамалко приемно зданиеПашовопроста пазачница с чакалня Аврамоводвойна пазачница с чакалняслужебно жилище за чета и ръководителя ѝСмолевопроста пазачницаЧерна Местадвойна пазачница с чакалняпроста пазачницаЯкорудамалко приемно здание с рампа и складово помещениеДагоновопроста пазачница с чакалняжилище за чета и нейния надзирателБелицапроста пазачницаприемно здание с рампа и складово помещение жилище за чета и надзирателя ѝ жилище за 4 семействаКазарма за подкладвачи (т.е. цивилен персонал поддържащ локомотивните пещни скари димни камери) и въгленари (т.е. цивилен персонал в парния локомотив чиято отговорност е да почиства своевременно натрупалата се шлака или по пещта, или под нея и да го снабдява или с въглища , или с пясък)служебно здание с резервни стаи за почивка на влаковия персонал

По отсечката Велинград – Якоруда – Белица са построени 356 моста и водостока. Всички работи по линията, с изключение на железобетоновия мост с отвор 8 m над река Шейтанка при 59+754,58 km, който е построен чрез предприятие, са извършени по стопански начин с наемни работници, с редовни и временни трудоваци, с безработни групи и с войници пионери.

количество вид на съоръжението отвор (m)1 плочен водосток0,308 плочен водосток0,4041 открит водосток0,602 открит водосток0,80248 плочен водосток0,8010 сводов водосток0,8016 плочен водосток1,00 2плочен водосток1,501 сводов водосток1,5013 плочен водосток2,001 сводов водосток2,002 сводов водосток3,003 железобетонов мост4,001 сводов каменен мост4,001 железобетонов мост (надлез)4,202 железобетонов мост5,001 сводов каменен мост2Х5,001 железобетонов мост6,001 железобетонов мост8,001 железобетонов мост10,001 сводов каменен мост10,001 сводов каменен мост1Х10,00 + 2Х6,001 сводов каменен мост3Х12,001 сводов железобетонов мост14,001 сводов триставен железобетонов мост15,001 сводов железобетонов мост18,00

За да се извърши по стопански начин строежът на тунели, мостове, водостоци, подпорни стени, землени и скални работи, сгради, вадене на баласт и полагане на релсовия път, или да се извършат 14 515 m3 зидарии, 172 870 m3 землени и скални работи, да се извадят и натрошат 42 000 m3 камъни, да се построят 11 сгради с необходимите бараки, тоалетни и фурни, да се положи и баластира 51 km релсов път за 9 месеца от април до декември 1937 г., необходими са 1500 – 1800 души работници и майстори, които работят непрекъснато на три смени по тунелите, мостовете и големите изкопи.

Последните значими ремонтни дейности по железопътната линия са извършени в периода от 23 юни до 23 август 2014 г. Направена е частична подмяна с по-тежки релси, дървени траверси, балансиране на железния път и отводнителни дейности, както и укрепване на скални откоси между гарите Варвара – Долене и Велинград – Цветино. Подменен е железопътния мост над Чепинска река след Варвара при km 6+783, за да се позволи преминаването на по-големи камиони през Чепинското дефиле. По време на ремонтните дейности е преустановено движението на влакове по цялата линия Септември – Добринище, а пътниците са извозвани с автобуси, които спират на всички гари по трасето.

Тунели

По цялата железопътна линия са прокопани 35 тунела с обща дължина 2857,86 m. В отсечката Септември – Велинград са изградени 10 тунела с обща дължина 380 m, а от Велинград до Якоруда са останалите 25 тунела с обща дължина 2477,86 m.

Тунелите между Велинград и Якоруда са прокопавани по белгийска и австрийска система. По-голямата част са по белгийската. При нея се започва във всички тунели, поради малката им дължина, само с горна галерия. След достатъчно напредване на галерията навътре в тунела следва отзад разширението на калотата, а непосредствено след това следва зидането на сводовата зидария. Дебелината ѝ зависи от здравината на терена и евентуалното налягане, което би се появило впоследствие. Под иззидания свод започва разширение на щроса. Най-напред се пробива прозорец (шлиц) на височината на нивелетата с такава широчина, че да може в него свободно да се движат вагонетки, с които да се изнасят изкопаните напред скални маси и да се внасят с тях необходимите материали за подпирането и зидането на пиедритите. След прокопаването на прореза следва разширяване на щроса по зони, шахматно. Това се извършва, за да се избегне откриване на големи плоскости, с големи налягания, които биха предизвикали евентуални срутвания на иззидания по-рано, но недобре подпрян свод. След като се иззида напълно единия пиедрит и подпре с него едната страна иззидания от по-рано свод, започва избиването на срещуположната страна на същата зона, а след това и иззиждането на другия пиедрит. При постепенното избиване на щроса от едната или другата страна на тунела иззидания отгоре свод се подпира със здрави дървени подпори – бути. След откриване целия профил на единия пиедрит следва веднага иззиждането на последния. Свода не се оставя да лежи на подпорите дълго време. Последователно, шахматно се иззиждат пиедритите от всички зони в тунела. След това следва избиване на канала и иззиждането му.

При работата по австрийската система се открива и подпира целия профил на тунела, след което следва последователното му иззиждане по зони. Най-напред се иззиждат основите, след това пиедритите и най-накрая свода. Пиедритите с основите се иззиждат обикновено с каменна зидария, а по-рядко и с трамбован бетон. Сводовете, поради липса на добър камък и от икономически съображения, се зидат с бетонови блокове. Поради несъвършено здравия терен, през който са прорязани всички тунели и за да се предотврати падането на камъни върху линията, което би причинило дерайлиране на влака, всички тунели, в които теренът е относително здрав и не се предвижда особено налягане са облечени с 30 cm дебела зидария. В останалите тунели, в зависимост от здравината на терена, се определят дължините на зоните и дебелините на зидариите. Зоните са с дължина 2 – 8 m, а дебелината 30 – 60 cm.

тунел № начало и край при km дължина (m) година на изгражданеСписък на тунелите по железопътната мрежа на ДП „НК ЖИ“111+430,70 – 11+452,0021,301924 – 1925211+690,50 – 11+773,90 83,4019412А13+057,80 – 13+083,80 26,001993 – 1994313+083,80 – 13+096,7012,901924 – 19253А13+096,70 – 13+122,8026,101992413+122,80 – 13+147,0024,201924 – 19254А13+147,00 – 13+155,608,601992513+155,60 – 13+234,0078,401924 – 1925А513+234,00 – 13+292,0058,001990 – 1991613+292,00 – 13+306,4014,401924 – 19256А13+306,40 – 13+360,5054,101988 – 1989713+360,50 – 13+377,8017,301924 – 19257А13+377,80 – 13+397,0019,201988813+397,00 – 13+426,4029,401924 – 1925914+788,20 – 14+863,0074,801924 – 19251019+690,00 – 19+717,3027,301924 – 19251144+057,90 – 44+107,9050,001935 – 19361245+105,25 – 45+134,5029,251935 – 19361345+216,50 – 45+246,1529,651935 – 19361446+390,50 – 46+474,8084,301935 – 19361558+127,00 – 58+202,2075,201935 – 19361659+502,80 – 59+701,70198,901935 – 19361760+433,60 – 60+499,7066,101935 – 19361860+810,40 – 60+959,80149,401935 – 19361961+049,30 – 61+142,0092,701935 – 19362061+256,60 – 61+311,6055,001935 – 19362161+416,50 – 61+457,0540,551935 – 19362262+047,30 – 62+097,9550,651935 – 19362362+266,50 – 62+370,60104,101935 – 19362462+541,04 – 62+812,57271,531935 – 19362563+530,72 – 63+608,6677,941935 – 19362663+781,93 – 63+837,8355,901935 – 19362764+279,37 – 64+316,3837,011935 – 19362864+536,45 – 63+666,55129,101935 – 19362964+800,98 – 64+920,07119,091935 – 19363066+810,80 – 66+853,8043,001935 – 19363167+018,50 – 67+069,8351,331935 – 19363267+756,50 – 68+070,70314,201935 – 19363375+423,90 – 75+481,2257,321935 – 19363475+665,50 – 75+916,25250,7519363577+954,00 – 78+013,4059,401937

Релси

В отсечките Септември – Велинград и Пазарджик – Варвара са използвани релси тип ЧБР (по името на теснолинейката Червен бряг - Оряхово, където са използвани за първи път) с тегло 19,91 kg/m. През 1940-те и 1950-те години са заменени с релси от по-тежък тип РПШ (Роман - Плевен - Шумен) с тегло 31,2 kg/m. От края на 1990-те години се използват и релси тип Р-49.