隧道为分离式隧道+小净距隧道，进口段约240m隧道净距18~16m，出口段约250m隧道净距14~26m，此两段按小净距设计。左洞长1100m（ZK1+562~ZK2+662）,隧道进出口分别位于R=1350m和R=2500m的曲线上，洞身位于直线上；右洞长1110m（YK1+551~YK2+661）,隧道进口及洞身位于直线上，出口位于R=2500m的曲线上。隧道进口左右线分别设置长5m明洞；出口右线明洞长53m，左线出口明洞长45m；左洞纵坡为-0.8%、-0.45%、-2.0%，凸曲线半径半径为13000m、15000m；右洞纵坡为0.8%、-0.6%、-2.0%，凸曲线半径为15000m，16000m。华顶山隧道共设2处人行通道合计长度为65.9m、1处车行兼人行通道长度为49.6m；左右洞各设1处紧急停车带，每处长40m。
华顶山隧道设计洞高7.7m，洞宽15.196m。隧道断面采用三心圆曲墙式断面，半径为R1=8.3m，R2=5.3m。隧道建筑限界净宽为14.0m，净高为5.0m。
隧道设计采用柔性支护体系结构的复合式衬砌，二次衬砌断面全部采用曲边墙式等截面断面。根据地质情况，对隧道洞口Ⅴ级围岩浅埋段进暗洞第一环采用大管棚超前支护进洞，其后采用小导管对前方围岩进行注浆加固，深埋Ⅴ级及Ⅳ级围岩段采用小导管对前方围岩进行注浆加固后再开挖，开挖时采用打锚杆、安装型钢钢架、挂钢筋网及喷射混凝土等初期支护。二次衬砌采用C30防水混凝土。
1、左线：
华顶山隧道隧址区地形较复杂，地面最大标高约232米。隧道进洞口地形较平缓，坡度约10-15°，植被主要以毛竹为主，未见基岩裸露；隧道出洞口位于水库下方泄洪沟位置，离水库堤坝约5米。根据现场调查，隧道出洞口段岩石节理发育，主要节理产状有：292°∠85°、198°∠6°、75°∠74°，节理间20-50米，节理裂隙以密闭型为主。
该隧道进洞口前段发育一冲沟，宽约12米，深约8-10米，沟内平常水量较小，甚至干涸，雨季水量较大；隧道出口位于叶夹岙水库下方泄洪沟位置，现水库储水量较小。
该隧道进洞口边坡以土质边坡为主，根据设计资料，该边坡高度约8-10米，土质边坡以含砾粉质黏土为主，结构较松散，边坡稳定性较差。
2、右线：
该隧道进口段地形较缓，进洞口后地面变陡，坡度约30°，主要以树苗为主，进洞口发育一条冲沟，宽约12米，深8-10米，未见有基岩裸露，隧道出洞口位于叶夹岙水库内，出洞口地形较平缓，根据外业调查，隧道出洞口岩石节理较发育，主要节理产状有：183°∠76°、134°∠85°、261°∠80°、165°∠77°，节理裂隙密闭型为主。
该隧道进洞口前段发育一冲沟，宽约12米，深约8-10米，沟内平常水量较小，甚至干涸，雨季水量较大；隧道出口位于叶夹岙水库内，现水库储水量较 小，雨季时水位较高。
该隧道进洞口边坡以土质边坡为主，根据设计资料，该边坡高度约8-10米，土质边坡以含砾粉质黏土为主，结构较松散，边坡稳定性较差。