针对地下水对隧道周边环境的影响情况，本工程防水设计遵循 “防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理” 的原则。旨在保证运营期间不渗不漏，达到隧道正常使用和安全行车的要求。
1、分区防水技术
蚂蚁沟隧道防水设计中，采用分区防水技术。在二次衬砌施工缝处铺设环向背贴式止水带，并与防水板热风焊接密实。二次衬砌浇筑完成后，防水板、止水带和二次衬砌三者形成一个闭合区域。利用背贴式止水带将整个隧道防水分成若干个闭合区域。
如此一来，即便某个区域防水板损坏而发生渗漏，也不会因 “窜流” 而影响其他区域，避免了水害的进一步扩散。这种方式使得隧道衬砌渗漏治理的范围明确，大大改善治理效果，降低治理成本。
2、防水层设计
依据该隧道的工程及水文地质条件，其防水层设计采用分区防水技术，防水层主要设计要点如下：
1) 隧道初期支护与二次衬砌之间铺设1.5mm厚EVA防水板 + 350g／m土工布。
2) 二次衬砌模筑采用防水混凝土，且抗渗等级不低于P6。
3) 隧道二次衬砌变形缝设置中埋式橡胶止水带，所有变形缝、环向施工缝均设置背贴式止水带，施工缝中间位置设置缓膨型遇水膨胀止水条并涂抹混凝土界面剂。
4) 施工缝和变形缝的内侧预留5cm宽、2.5cm深的凹槽，采用双组分聚硫密封胶嵌缝处理。