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受隧道工程自身特点所限，在隧道施工前针对隧道渗漏的研究较少，隧道渗漏出现“亡羊补牢”的情况，其研究多集中在施工阶段防渗治理技术方面。在地下水、围岩和隧道衬砌相互作用方面，王秀英、谭忠盛、王梦恕等在隧道力学和渗流力学的基础上进行理论分析，研究在渗流应力耦合作用下围岩的力学特性，利用特征曲线法分析了不同排水量下围岩与支护的相互作用，并与数值方法计算结果进行对比。计算结果表明：不同排水量下围岩特性曲线不同，支护阻力也不同，不同排水条件下围岩有效切向应力和有效径向应力的变化很明显，排水对围岩应力以及支护体系受力的影响是不容忽视的。高新强研究了深埋隧道高地下水位铁路隧道围岩、注浆圈、衬砌背后水荷载的分布规律，并采用数值计算方法分析了隧道围岩稳定性和结构受力状态。李地元等基于流固耦合理论进行连拱隧道围岩稳定性计算，计算结果中的孔隙水压力场分布直接指导了某隧道防排水施工和支护措施改进。崔颖超和龙绪健针对大跨径连拱隧道进行了围岩支护原理和变形破坏数值分析。Zhang X F等针对严寒地区冻土层隧道渗漏水病害用三维数值模拟方法对渗漏计算理论和处置技术做了研究。
公路隧道病害有如下特点：
①病害的形式多样，包括衬砌结构腐蚀裂损、冻害、道床破坏、渗漏水、火灾、地震等，其中渗漏水病害尤甚。
②病害处理费用较高，并且反复发作。
③成因、地质条件复杂。
公路隧道渗漏水类型多种多样，工程中常见的情况包括：
①按其发生的部位和流量分为拱顶有渗水、滴水、漏水成线和成股射流4种，边墙有渗水、淌水两种。
②按水源补给情况，可分为地下水补给和地表水补给两种。地下水补给有稳定的地下水源补给，其流量四季变化不大；地表水补给，其流量随地表水季节性变化而变化。同一渗漏水所处地也可能有两种补给水源。
③按渗漏形式，可分为点渗漏、缝渗漏和面渗漏3种。
公路隧道渗漏水问题非常普遍，也相当严重，究其渗漏水成因，主要有设计缺陷、施工不精心、管理以及材料变异等，甚至是这些原因相互作用的结果。总的来说，有如下3个方面的原因：
①隧道防水层失效。公路隧道中，防渗漏的第一道防线设置在复合衬砌中，也称为结构外防水。从结构上可以看出，防水将地下水与衬砌隔开，形成一个屏障，但是，在实际工程中，往往由于多种原因导致防水层失效，除防水板材料本身变异失效外，还有其他的原因，如隧道结构变形过大，防水板断裂；施工时防水板搭接不良；防水板与初衬不密贴以及外露的锚杆、钢管等破坏了防水板；等等。
②隧道接缝防水失效。施工中常常需要设置施工缝、伸缩缝、沉降缝，即“三缝”，而公路隧道中渗漏水最为严重的地方就是“三缝”处。研究资料表明，国内营运的隧道中70％以上的渗漏水部位都在“三缝”处。相对来说，施工缝处的渗漏水处理较容易，但是伸缩缝、沉降缝处的渗漏水治理非常困难，一次治理后短期之内有一定的效果，但时间久了渗漏水情况又会出现，这主要是因为伸缩缝、沉降缝在发挥自身作用时产生相对运动，而渗漏水治理材料却不能适应，所以堵漏也不能长久。施工过程中虽然对公路隧道变形缝进行了三道设防，但渗漏水发生的概率还是很大。
③衬砌混凝土结构自防水失效。公路隧道衬砌混凝土结构不仅发挥着承载的作用，而且还有防水的功能，也是公路隧道防水的最后一道防线。由于对其防水功能的认识不够，在实际工程中一味地增加混凝土的抗渗等级，而忽略了其施工和养护的重要性。混凝土本身是一种蜂窝麻面状结构，施工过程中对其振捣不够，或漏振、走模、漏浆等都有可能造成防水失效。公路隧道衬砌混凝土结构一般容易在拱部、墙部出现环向裂缝、纵向裂缝以及各种乱向裂缝，一旦裂缝贯穿，隧道衬砌混凝土结构自防水就会失效。
目前，我国对公路隧道渗漏水病害的研究主要集中在渗漏水调查与成因分析方面，总体上，与实际工程结合提出治理措施的研究较多，对其形成机理的研究较少。关宝树将渗漏水病害分为3类，即材料变异劣化、外力作用以及其他病害。陈吉森等通过对金丽温高速公路某隧道渗漏水进行渗漏水防治研究，利用有限元软件计算了渗流场矢量及流线分布，相应地提出了整治措施。黄镇南研究了由于选址、地质、地貌等条件引起的隧道病害以及隧道施工过程中遗留的病害，并对其成因进行了分析，提出了病害的预防和整治措施。韩常领、魏红等通过对公路隧道渗漏水的原因进行分析，提出了堵排结合与结构补强并举的防治措施（既不能盲目封堵，也不能一味引排，以保证渗漏水的整治效果），并对点渗漏、线渗漏、面渗漏、注浆等提出了具体的治理措施。
目前，虽然在隧道渗漏水病害研究方面取得了一些成果，但其系统性、实用性还有所欠缺，尚不能满足我国现有防止和减轻隧道渗漏水病害及其治理的需要，没有改变因渗漏水病害而造成的防排水设计不当和渗漏治理不彻底的现状。
1990年我国对《公路隧道设计规范》进行修订，之后，新的《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）于2004年颁布，并于当年11月1日开始正式实施，该规范的实施说明我国连拱隧道的发展取得了巨大的进步，标志着一个崭新的阶段在我国公路连拱隧道建设中诞生了。公路连拱隧道的设计和施工，通过近几年大量的实践总结和经验积累，取得了较大进步，在此基础上引进国内外的科研成果及新技术、新方法、新工艺和新设备，逐渐克服了一些公路连拱隧道在目前设计和施工中存在的通病。通过不断发展，在未来时间里，公路连拱隧道将进入成熟阶段。如日本已有30多年连拱隧道的设计和施工经验，各项技术已进入较成熟阶段。
为了满足近年我国公路连拱隧道迅猛发展的形势需要，有关建设单位、研究所、设计院、高等院校和施工单位等抽调专门人员以组织联合研究体的形式，对设计和施工中存在的一些实际问题及时地进行了研究，迅速解决了施工中存在的难题并指导施工。如浙江省金丽温高速公路建设指挥部、西南交通大学和贵州省桥梁工程总公司联合，在2001年开展了连拱隧道综合修建技术研究；湖北省在2002年开展了高速公路复杂地层双连拱隧道施工控制工艺研究与应用的交通科研。
20世纪以来，我国在连拱隧道的设计方面涌现出许多的新思路，推出许多新经验、新成果。自铁道部第四设计院在1992年设计了我国第一座连拱隧道——广州白云山双连拱隧道以来，现适合当地实际条件的连拱隧道设计新思路、新经验和新成果不断出现，如福州市象山四连拱大跨度浅埋隧道的设计、半明半暗连拱隧道的设计和公路隧道组合的设计等。应特别指出的是，韩常领提出的双连拱整体式隧道设计，对通用的结构设计模式进行了改进和优化，把整体式中墙改为复合式中墙，将左右洞二次衬砌和防排水各自独立成环，更好地满足了结构受力要求和中墙渗漏水病害防治要求。这一构思已在近几年京福高速公路福建段坑面兰、沙潭隘和双溪口等隧道得到应用，并取得良好效果。
在连拱隧道施工工艺方面不断改进和优化，简化了工艺工序，缩短了工期，取得了良好的经济效益和社会效益。这些施工工艺有大跨度浅埋四连拱隧道施工工艺、中墙顶部混凝土回填和中墙防偏压处理方法、软弱围岩地段连拱隧道施工、偏压连拱隧道施工、穿越滑坡地层等，以及在营运道路条件下穿浅埋大跨三车道连拱隧道的关键技术工艺等。
在连拱隧道施工监控测量方面，进行了理论计算与实测数据的比较、分析和研究，利用其成果获得了成功的预报经验、不对称连拱隧道现场监测经验等。
在连拱隧道模型实验和现场试验方面，取得了较多的研究成果，如对连拱公路隧道施工方法进行模型实验和现场试验、施工全过程地层沉降三维数值模拟试验、隧道断面优化设计模型及其应用模拟、软弱围岩条件下隧道施工阶段的受力模拟、软弱围岩中隧道二次衬砌的力学行为模拟、偏压连拱隧道不同开挖方法的模拟，以及连拱隧道与小净距隧道施工过程的模拟等。近些年在病害治理方面也取得许多研究成果，特别是在中墙区域渗漏水灾害及其防治措施方面取得了明显效果。
有的专家在对小净距隧道开挖方法和结构受力特点进行研究后，提出以小净距隧道替代连拱隧道的设想，并在京福高速公路福建段兴建了10座小净距隧道代替连拱隧道，其净距多在4.8～5.2 m，最小间距为3.2 m，此设想得到了实现。姚振凯等认为，在隧道围岩条件较好的前提下，小净距隧道可以代替连拱隧道，但在软弱围岩条件下代替连拱隧道是很难的，甚至是不划算或是不可能的。至于连拱隧道与小净距隧道的相互转换条件和取代关系，尚需进一步研究。
对于连拱隧道而言，其断面形式对结构稳定性和防排水问题有着较大的影响。综观我国的连拱隧道，其断面形式多采用直中墙或曲中墙断面，如图1.1所示，同时其他因素也对其产生了不可忽视的作用。
图1.1 连拱隧道中隔墙的形式
与公路隧道相比，连拱隧道不仅存在和公路隧道相似的连拱隧道渗漏水病害，而且还有其自身的特点，其中连拱隧道中隔墙渗漏水尤甚，衬砌开裂渗漏水次之。虽然国内外已有一些文献涉及了连拱隧道渗漏水病害及其产生的原因，但多数只是停留在对病害现象的总结上，而很少对病害产生机理及与施工过程的关系进行系统分析。相对于公路隧道而言，为适应地形，连拱隧道多为短隧道、多偏压、围岩破碎且极易风化，受降雨影响明显，由于其设计理论和施工方法不是很成熟，因此现有的连拱隧道出现很多的病害，其中渗漏水则是最严重的病害之一。
钭逢光、刘新荣等对徽杭高速公路连拱隧道渗漏水进行了调研，并对其成因进行了分析，最后结合工程实例提出了具体的治理措施。刘庭金、朱合华等对云南省连拱隧道由衬砌开裂引起渗漏水的现象进行了现场调研及结果分析，提出了若干预防措施。刘新荣、王道良等对连拱隧道施工缝渗漏水利用有限元软件进行了模拟计算，得出的结果直接指导了连拱隧道“三缝”施工及渗漏水治理措施的改进。卓越、吴全立、畅学等对连拱隧道中隔墙存在的渗漏现象和成因进行了分析，针对某新建连拱隧道提出了相应的整治措施。
连拱隧道渗漏水问题一直以来都是难以整治的顽疾，是我国公路工程中的最常见病害之一，绝大部分连拱隧道都有不同程度的渗漏水病害。渗漏水病害的表现形式主要有中隔墙渗漏水且留下有白色析出物的水痕；拱顶渗水、滴水；拱脚处渗水、淌水；伸缩缝部位渗水、淌水；侧墙的渗水、淌水及局部涌水、涌泥；道床积水等。在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，道床形成冰堆、冰坡等。究其渗漏水形成的原因，除自身结构缺陷外，还有地质和结构因素、设计因素、施工因素等，是多个因素相互作用的结果。
如果隧址区域水文地质条件较为复杂、围岩类别较差、裂隙网络发育或城市输水（排污）管线渗漏，则连拱隧道中隔墙上部与两侧拱圈之间会形成局部的集水和蓄水构造。在长期的较高地下水头作用下，中隔墙顶部与二次衬砌连接处、施工缝处等薄弱环节，往往容易发生大面积渗漏水现象。在图1.1所示的连拱隧道断面形式中，整体直中墙和整体曲中墙渗漏病害尤为突出，而复合直中墙和复合曲中墙虽然在结构整体受力与中隔墙防排水方面有了一些改善，但由于诸多原因造成的衬砌开裂为局部地下水体提供了排泄通道，在液固耦合作用下仍会产生中隔墙破坏和渗漏水病害，危害隧道安全。
在过去的规范中，“以排为主”的防排水设计指导思想在一定程度上破坏了隧址区域的水环境，也破坏了围岩的稳定性。相对来说，水在围岩与隧道支护结构间能起到一定的润滑作用，但严重地影响了相互密贴性。这一特点在粉砂土地区的浅埋隧道工程中尤为突出。“以排为主”使得大量的地下水排放，从而导致大量粉砂土流失，在隧道支护结构上方及衬砌背后出现松动，形成较大的空洞，严重时甚至在地表形成塌陷坑、涌水突泥等，进一步恶化了隧道结构受力，导致渗漏水病害的产生。
除此之外，隧道“三缝”设计不当也会造成上部衬砌施工缝、中隔墙、边墙等不处于同一横断面位置，导致施工缝中产生错接裂缝形成渗漏通道。
施工技术问题，如隧道二次衬砌施工重量超标、防水材料质量不合格、防水板铺设方法和止水带安装方法不当等，也是造成连拱隧道渗漏水病害的重要原因之一。
由于以上的一些缺陷和施工质量问题等，连拱隧道的许多公路隧道存在渗漏水现象，部分隧道还存在较严重的渗漏水情况，如海南大茅隧道、辽宁八盘岭隧道、甘肃祁家大山隧道等。
国内外对针对具体工程提出的渗漏水治理工艺研究得比较多，而针对隧道渗漏水机理的研究不是很多。对于渗漏水病害的治理，国内外主要通过设计施工阶段防排水技术、防排水失效问题研究、衬砌裂损检测及整治技术、衬砌腐蚀防治技术、防冻技术等进行。
目前各国的公路隧道防排水形式通过相互学习、相互借鉴，总体趋于一致，主要有以下3种：
①全封闭型，也称为水密型，即在隧道围岩、衬砌结构之间铺设防水板，拒地下水于衬砌结构之外，并且采取各种方式不让地下水进入工程内部。
②排水型，即通过排、疏等手段，引流地下水使其进入隧道的排水系统，使隧道结构本身不被破坏。
③混合型，即将上述两者相结合，使两者相互补充，最大限度地发挥两者的作用。
目前，国内外公路隧道防排水形式基本上采用全封闭型，而在治理渗漏水时一般采用混合型。
我国隧道工程推广新奥地利隧道施工方法30多年来，被普遍认为比较合理的防排水做法的是，在喷射混凝土层和二次衬砌之间设置防水层，以此实现结构防水，并解决隧道防排水问题。这种做法与《铁路隧道新奥法指南》中规定的防排水原则基本一致。目前，构筑防水层主要是在初期支护与二次衬砌之间喷涂防水膜。为了增强防水膜的附着力、达到更好的防水效果，防水膜要求比较平整地喷涂在初期支护的底层。可以看出，这种防水膜在施工中要求隧道内没有涌水突泥，没有滴水，所以这种方法的缺陷就在于涂防水膜的时候其厚度和厚度的均匀性是很难控制的；此外，由于这种防水层是完全隔断水的渗漏而不能把水疏导排出，所以二次衬砌结构要承受外水压力。
隧道工程防排水失效是隧道发生渗漏水病害的主要因素之一。隧道本身的防排水体系和防排水材料在使用过程中，由于外部施工、地下水侵蚀破坏或内部材料本身的弱化，抵抗地下水环境的能力减弱甚至全部丧失。目前，通过分析和研究隧道工程在不同地下水环境、不同施工以及管理等过程中的防排水失效现象，得出防排水失效的原因主要有如下几方面。
前述统计数据表明，隧道及地下工程防排水施工是关系整个地下工程防排水功效的主要环节之一，对部分隧道防排水失效案例进行对比分析后发现，防排水失效既有施工过程中偷工减料的原因，也有工艺不完善的原因；既有施工队伍素质偏低的原因，也有施工过程管理不善的原因；既有设计欠妥的原因，也有检测不规范的原因；同时还有隧址水文环境方面的原因。由此可见，隧道防排水失效的原因也不尽相同。
目前隧道复合衬砌材料一般采用高分子防水板，其失效原因主要有以下3点：
a.喷射混凝土初衬与防水板两种材料不能很好地紧密相贴，防水板在安设时的冲击、初衬面上的突出物、施工焊接时的火花等易将防水板弄破，导致渗漏水病害的发生。
b.施工过程中施工人员的错误操作，使得板与板之间的交接部位没有很好地接触，导致整个防排水失效，这也是施工的薄弱环节。
c.由于开挖出现凹凸的部位、施工中有较大空洞的壁面、变形的围岩、受挤压的二次衬砌等都是防水板易损部位，特别是结合部位更易发生断裂破坏。
过去隧道防排水有时会采用喷涂防水膜的方法防水，虽然喷涂防水膜本身的延展性较好，但是抗拉强度较低，加之喷涂防水膜很难保证其均匀性，所以一旦发生较大变形，或者承受较大外力都易导致防水膜破裂，这样就会导致整个防排水体系失效；同时喷涂防水膜的施工工艺精度要求高，一般工程很难达到。
可以看出，隧道防排水施工过程是保证工程质量的重要环节，因此应强化施工队伍的技术素质，强化并细化防排水施工的过程，针对不同的防排水方法制订相应的施工细则，同时应建立防排水施工质量监测机制。
防排水设计过程中，由于一部分设计人员对防排水体系的重要性认识不够深刻，认为隧道工程的渗漏水与隧道结构没有直接的联系，对防排水材料的选取和设计方式都不够重视，所以在隧道防排水方案中没有很好地结合隧道结构特征，致使隧道防排水体系设计不合理。一般情况下，隧道工程使用寿命在100年以上，但通常并没有考虑防排水材料的使用寿命是否能达到这一要求，并且没有考虑隧道工程防排水设计时防排水系统的易更换性以及可维护性，因此存在由这一防排水设计漏洞引发的失效问题。同时由于设计中要考虑经济性问题，所以往往选择价格较低的材料，而忽视了材料质量。尽管隧道防排水工程在总体工程中所占工程费用比例较小，但还是存在由经济性问题引发的防排水失效。
四川省某公路隧道在治理渗漏水的过程中发现，渗漏水的主要原因是相邻防水板连接部位已经失效；广州市地铁某一段区间工作人员在维修过程中发现，正在铺设和已经铺设完的防水板部分已经腐烂；某公路隧道监理人员在现场察看时，发现其防水卷材已部分变质老化，但施工人员还在铺设。这种情况的发生除了施工单位本身的缺陷外，还有其他方面的原因，如：
①防水材料本身结构不稳定，并由此导致材料结构组织变异。
②地下水中某些化学成分侵蚀防水材料。
③黏结材料变异以及微生物侵蚀。
④反复交替的冻融使得防水材料难以适应结构而变异。
⑤混凝土中劣质的添加剂，由于其含有高浓度的碱性化学物质和不容易分解的盐类，从混凝土析出，对防水卷材造成一定的侵蚀。
可以看出，导致防排水体系失效的原因中防水材料材质变异占有相当大的比例，防排水材料本身具有的缺陷，随着时间的推移和环境的恶化使其逐渐失去防排水的功能。
隧道工程长期处于反复季节性变化的气候以及复杂多变的环境中，导致隧道结构产生变异的不利因素很多，如地下水化学成分的侵蚀，反复交替的冻融、冻胀、围岩流变，混凝土本身的碳化、盐害、碱集料反应等，这些都使得隧道的衬砌发生了过大的位移、变形等，进而导致防水板不能承受过大的变形及过大的张拉力而被破坏，防排水体系失效。
由于管理的不完善，防排水系统没有很好地遵循设计、施工等要求，造成防排水系统堵塞或者不畅通，而隧道防排水系统堵塞不畅通时，也没有及时地维护或者疏通，长此以往便积累了过大的水头，导致隧道结构变形过大而开裂，防排水体系被破坏。尤其是隧址处在寒冷地区的隧道，反复冻融以及冻胀力是导致结构开裂和排水管堵塞破裂的重要原因，也是最主要的原因。由此可见，隧道工程的维修养护具有重大意义。
衬砌的裂损产生的裂缝，是渗漏水流出的通道，治理裂缝对遏制渗漏水有一定的作用。对已发生病害的隧道，建立观测系统，进行跟踪测量，定期或不定期观测衬砌变形情况，详细记录裂缝（纹）的宽度和长度，以及所处的位置，分析其发展变化规律。若裂缝（纹）加大变长，说明病害在发展，应引起重视，对变化较迅速的地方应及时采取有效的措施进行加固，阻止其继续发展、恶化。另外，要根据渗漏水情况，判断结构的安全度，以决定是否采取措施。对裂缝（纹）进行观察仅能发现已开裂至衬砌表面的裂缝（纹），而无法及时发现衬砌内部的裂缝（纹）以及衬砌背后的空洞和回填不密实等情况。这往往是危及隧道结构安全、威胁行车安全的最大隐患。利用地质雷达可以精确地检测衬砌内部裂纹、相关脱空、空洞、衬砌密实度和有无积水等，并能准确反映病害存在的具体部位和范围。
衬砌的裂损修补与整治是一项复杂而艰巨的工程，首先要正确判断造成衬砌裂损的原因，然后才能制订一个切实可行、效果良好的整治措施。
隧道衬砌防腐蚀措施，应首先从搞好勘测设计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料，查明地下水所含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。产生腐蚀的3个条件是：
①腐蚀介质的存在。
②易腐蚀物质的存在。
③地下水的存在且具有流动性。
针对隧道腐蚀产生的条件，目前，国内外对隧道侵蚀采取的防治措施主要是：通过集料级配法和掺外加剂法配制防水混凝土，提高隧道衬砌的密实性和防水性，杜绝腐蚀介质的存在；通过降低混凝土中Ca（OH） 2 的浓度达到抗侵蚀的目的；通过排水设施解决地下水对隧道衬砌的影响。
在寒冷地区，冰冻对公路隧道构成极大危害，冻胀的隧道一般都会发生渗漏水病害。但目前国内工程界对隧道冻害的研究还较少，可以说，我国对隧道冻害的研究是隧道工程研究的一个薄弱环节。目前在国内公路隧道的设计中，采取的防冻措施主要有以下几种：二次衬砌后加设保温层、防寒排水洞、防寒保温门等。