结构表面堵水在衬砌上做防水层是一种行之有效的方法。按其在衬砌上的位置可分为：①结构外防水层。在明挖施工的结构或结构外有足够的施工空间时，可在已成的衬砌背部作外防水层。最经济的外防水层，可用普通水泥砂浆作五层抹面，或用掺防水剂的水泥砂浆抹面，称为抹面防水层，属刚性防水层。用乳化沥青、沥青橡胶以及聚氨酯涂料等，称喷涂防水层，属柔性防水层。如用防水卷材，则称卷材防水层。此外，尚可在围岩上先喷涂热沥青或沥青橡胶、合成树脂，涂敷沥青油毡等，再灌筑衬砌混凝土。操作时对某些有毒材料应加强劳动保护。②结构内防水层。施工较简便，但不能消除水对衬砌的侵蚀，常在其他防水措施失效后增设，所用材料和结构外防水层相同。
结构夹层防水层对防水要求较高的工程多采用此法，即在第一次衬砌（模筑衬砌或喷射混凝土）后设置防水层,再作第二次衬砌。夹层防水层可用防水薄板,或刚性和柔性的各种喷涂，或涂抹防水材料。常用的薄板有聚氯乙烯、聚乙烯、醋酸乙烯等。薄板的挂设可用射钉法，即用射钉枪将铆钉穿过薄板击入混凝土基面以固定薄板，铆钉处设有沥青橡胶垫块以防漏水，薄板的接缝多用热风焊接。