基于隧洞透水衬砌设计方法，探讨隧洞运行期衬砌最大裂缝宽度和等效渗透系数的演化规律。分析衬砌配筋率、衬砌厚度和围岩渗透特性对衬砌安全性的影响，借助多元统计逐步回归的方法提出透水衬砌的设计优化方法。计算结果表明：高压隧洞在运行期衬砌围岩脱离之前，衬砌最大裂缝宽度和等效渗透系数随内水压力增大的增幅较快，而在脱离后增幅明显减小；衬砌最大裂缝宽度与配筋率成反比，与围岩渗透系数的对数值成正比；在衬砌限裂的优化设计过程中，建议以降低围岩的渗透特性为先导，提高围岩的综合抗渗能力，其次提高衬砌配筋率减小最大裂缝宽度，而增加衬砌厚度作为优化设计的辅助手段；衬砌配筋率的绝对值每提高0.1%，衬砌最大裂缝宽度减小约0.02 mm；围岩渗透系数每降低10倍，衬砌最大裂缝宽度减小约0.10 mm。