混凝土隧道衬砌结构作为隧道整体支护体系中重要的一个部分，其工程质量必须得到保证，而作为基础材料的混凝土，其耐久性则直接会影响到衬砌结构的质量和使用寿命。影响混凝土耐久性的因素有很多，其中包括抗压强度、抗裂性能、抗渗性能以及抗冻融性能。目前工程界中发现纤维的掺加能有效改善混凝土的力学性能、抗裂性能、以及渗透性能，但大部分工程应用都只是依据经验来确定纤维的掺量，纤维的抗渗防水机理研究不足，缺乏完整的定量分析数据和研究模型；另外单一纤维仅仅是从某些方面来改善混凝土的性能，无法从多层次多方位上改善混凝土性能。本文以十堰市谷城至竹溪高速公路白鹤段关键性控制工程白鹤隧道工程为依托，结合国家自然科学基金项目“喷射混杂纤维混凝土对隧道衬砌结构的抗渗、阻裂机理研究”，通过正交设计试验方法开展了混杂纤维混凝土的坍落度试验、立方体抗压强度试验、早期收缩抗裂试验、常规水压法抗渗试验以及混杂纤维混凝土隧道衬砌结构在荷载作用下的抗渗性能试验研究。主要得出了以下五个方面的结论：（1）在掺入不同掺量的混杂纤维后，混凝土的坍落度有不同程度的下降。但是当钢纤维掺量低于1.0%、聚丙烯纤维掺量低于0.3%时，纤维对混凝土的坍落度影响不是很明显，能满足施工要求。（2）当钢纤维掺量不超过1.0%、聚丙烯纤维掺量不超过0.3%时，混凝土的抗压强度有所改善；混杂纤维的掺加能改善混凝土的传统脆性破坏特征；若是单纯考虑增强混凝土的抗压强度，建议单掺钢纤维1.0%；若是同时考虑改善混凝土的其他性能时，建议掺加1.0%钢纤维与0.1%聚丙烯纤维混杂。（3）当钢纤维掺量在0.5%～1.5%、聚丙烯纤维掺量在0.1%～0.2%混杂时，能表现出良好的“正叠加效应”，提高了混凝土的抗裂性能，抑制了裂缝发展，细化了裂缝的致密性，推荐采用0.5%钢纤维、0.1%聚丙烯纤维混杂作为早期收缩抗裂性能的最佳体积掺量。（4）采用常规水压试验法，研究发现聚丙烯纤维和钢纤维均能改善混凝土的渗透性，但聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的影响较钢纤维更为显著，建议掺加0.5%钢纤维、0.3%聚丙烯纤维混杂作为抗渗性能最佳掺量。（5）自制了纤维混凝土隧道衬砌结构抗渗试验装置，研究发现，混杂纤维混凝土隧道衬砌结构在抗裂、抗渗性能方面均较素混凝土和单掺聚丙烯纤维混凝土优秀，混杂纤维混凝土衬砌试件表现出不渗水和无湿渍，无贯通裂缝，推荐0.5%钢纤维、0.3%聚丙烯纤维混杂作为混凝土隧道衬砌结构的最佳掺量。