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隧道及地下工程
第7章隧道及地下工程
当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。
向地下开发可归结为地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。
地下空间的利用也正由局部“点”、“线”的利用向大范围、大距离的“空间”利用进展。
20世纪80年代，国际隧道协会（ITA）提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号。
许多国家更是将地下开发作为一种国策，如日本提出了向地下发展，将国土扩大十倍的设想。
从某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相对应的，它大致可以分为四个时代：
第一时代，即原始时代，从出现人类至公元前3000年的远古时期。
人类原始穴居，天然洞窟成为人类防寒暑、避风雨、躲野兽的处所。
第二时代，即古代时期，从公元前3000年至5世纪的古代时期。
埃及的金字塔、古代巴比伦的引水隧道，均为此时代的建筑典范。
我国秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已具有相当的技术水平和规模。
第三时代，即中世纪时代，从5世纪至14世纪的中世纪时代。
世界范围内的矿石开采技术出现，推进了地下工程的进一步发展。
第四时代，即近代和现代，从15世纪开始的近代至今。
欧美的产业革命，诺贝尔发明了黄色炸药，成为开发地下空间的有力武器。
日本明治维新时代，隧道及铁路技术开始引进日本并得到大力发展。
现代地下工程发展迅速，各种典型工程不胜枚举。
世界已有数百个城市修建了地下铁路。
我国大瑶山铁路隧道（图7-1），长14295m，历时6年建成；日本青函隧道，长53850m，从规划到建成，历时半个世纪；英法海峡隧道，长50km，海底长度37km，历时7年建成；日韩隧道，长250km，采用分段施工方案，其调查斜井已于1986年底动工。
著名的公路隧道，如穿越阿尔卑斯山、连接法国和意大利的勃朗峰隧道和连通日本群马县和新泄县的关越隧道，它们的长度均超过10km。
各类地下电站迅速增长，其中地下水力发电站的数目，全世界已超过400座，其发电总量达45亿W以上。
地下电站的建设是个十分庞大的地下工程。
苏联的罗戈水电站，土石方量510万m3，混凝土用量160万m3，开凿的隧道、碉室294个，总长度达62km。
世界各国修建了大量的地下储藏室，其建造技术得到不断革新。
目前城市地下空间的开发利用，已经成为城市建设的一项重要内容。
一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等融为一体，成为多功能的地下综合体。
图7-1大瑶山隧道图7-2北京地铁
我国地下空间的开发和利用始于20世纪60年代，1965年北京建设地下铁道（图7-2），一期工程由北京站至苹果园，全长24.17km，采用明挖法施工。
二期工程为环线，在老城墙下修建，全长16.1km。
复兴门地铁车站及折返线，位于建筑物与地下管线密集的街区，采用了浅埋明挖法施工。
20世纪60年代上海修建打浦路水底公路隧道。
70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和储藏库。
20世纪80年代上海建成延安东路水底公路隧道，全长2261m，采用直径为11.3m的超大型网格水力机械盾构掘进机施工。
1984年开工，1989年5月竣工通车，建成了当时世界第三条盾构法施工的隧道。
同一时期，上海还建成电缆隧道及其他市政公用隧道等20余条，总长达30km以上。
1985—1987年，上海建成黄浦江上游引水隧道一期工程，日引用量达230万t，社会效益十分显著。
上海人民广场地下车库，其平面尺寸达176m×146m，深11m。
广州地铁、南京地铁等在此时期也相继进入设计与施工准备阶段，宁波开始了水底公路隧道的修建工作。
20世纪90年代以来，我国城市的地下交通与市政设施加快了修建速度。
上海地铁1号线、地铁2号线已相继开通。
我国地下空间开发利用的网络体系已开始建设，目前多在地表以下30m内的浅层中修筑地下工程。
可以预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。
7.1隧道工程
7.1.1隧道工程概述
1.隧道的定义
狭义定义：
用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。
广义定义：
以某种用途在地面以下以任何方法．按规定形状和尺寸修筑的断面面积大于2m2的洞室。
按国际隧道协会（1TA）定义隧道的横断面积的大小，划分标准可以分为：
极小断面隧道（2~3m2）、小断面隧道（3~10m2）、中等断面隧道（10~50m2）、大断面隧道（50~100m2）和特大断面隧道（大于100m2）。
2.隧道的分类
隧道的种类很多，从不同的角度来区分，有不同的分类方法。
按隧道所处地质条件来分，可以分为土质隧道和石质隧道；按埋置深度来分，可以分为浅埋隧道和深埋隧道；按隧道所在位置来分，可以分为山岭隧道、水底隧道、水下隧道和地铁隧道等。
习惯上常按隧道的作用将其划分为交通隧道、输水隧道、市政隧道、矿山隧道4类。
（1）交通隧道
①公路隧道。
高速公路对道路的修建技术提出了较高的标准，要求线路顺直、坡度平缓、路面宽敞等。
隧道的修建在改善公路技术状态．缩短运行距离，提高运输能力，以及减少事故等方而起到了重要的作用。
②铁路隧道。
开挖隧道直接穿山而过，既可使线路顺宜，避免许多无谓的展线，使线路缩短坡度，使运营条件得以改善，从而提高牵引定数，多拉快跑。
③水底隧道。
当交通线路需要跨越江、河、湖、海、洋时，一般可以选择的方案有架桥、轮渡和隧道。
河道通航需要较高的净空，而桥梁受两端引线高程的限制，一时无法拾起必要的高度时，采用水底隧道。
水底隧道方案的优点是不受气候影响，不影响通航标等．越来越受到人们的青睐。
④地下铁道。
地下铁道是解决大城市中交通拥挤、车辆堵塞问题，而能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。
地下铁道可以使很大一部分地面容流转入地下而不占用地面面积。
它没有平面交叉，而各走上下行线，因而可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘车时间．便利了乘客的活动。
在战时，还可以起到人防的功能。
⑤航运隧道。
当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成为十分困难的问题。
如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起来，既可以缩短船只航程，又可以省掉船闸的费用、迅速而顺直地驶过，航运条件就大为改善了。
⑥人行地道。
为了提高交通运送能力及减少交通事故，除架设街心高跨桥以外，也可以修建人行地道来穿越街道或跨越铁路、高速公路等。
这样可以缓解地面交通互相交叉的繁忙景象，少占用地面空间，同时也大大减少了交通事故。
（2）输水隧道
输水隧道是水利工程和水力发电枢纽的一个重要组成部分。
水工隧道包括以下几种：
①引水隧道——进行水资源的调动或把水引入水电站的发电机组，产生动力资源。
②排水隧道——它是把发电机组排出的废水送出去的隧道。
③导流隧道或泄洪隧道——它是水利工程中的一个重要组成部分。
由他疏导水流并补充溢洪道流量超限后的泄洪作。
④排沙隧道——它是用来冲刷水库中淤积的泥沙，把泥沙裹带运出水库。
有时也用来放空水库里的水，以便进行库身检查或修理建筑物。
（3）市政隧道
①给排水隧道：
给水隧道是用于城市供水的隧道；排水隧道是用于引流排放城市污水的隧道。
②管路隧道：
供给煤气、瞪气、热水等。
③线路隧道：
输送电力的电缆以及通讯的电缆．都安置在地下孔道中。
在现代化的城市中，将以上四种具有共性的市政隧道，按城市的布局和规划，合建一个大隧道，称之为“共同管沟”。
共同管沟是现代城市基础设施科学管理和规划的标志，也是合理利用城市地下空间的科学手段，是城市市政隧道规划与修建发展的方向。
④人行地道。
是建筑在城市地下专供人员通行的隧道，也称为过街地道。
它主要是在城市交通繁忙地区，为改变车辆人车混行状况，保证行人安全、提高车辆通过能力而修建的立体交叉地下人行通道。
⑤人防隧道：
为战时的防空目的而修建的防空避难隧道。
人防隧道内除应设有徘水、通风、照明和通讯设备以外，还应考虑储备饮水、粮食和必要的救护设备，此外在洞口处还需设置各种防爆装置，以阻止冲击被的侵入。
同时，要做到多口联通、互相贯穿，在紧急时刻，可以随时找到出口。
（4）矿山隧道。
矿山隧道又称为矿山坑道或巷道，是用于穿越地层通向矿床，以便开采矿体的隧道。
①运输巷道。
是从地面向地下开凿的通到矿床的运输通道，通过运输巷道到达矿体后再开辟采掘工作面。
运输巷道不仅是主要的运输通道，通常情况下也将给排水管道安装在运输巷道中，以便送入稿沾水供采掘机械使用，并将废水和地下水排出洞外。
同时运输巷道还可以与通风巷道或与通风机加管道构成空气对流的回路。
②通风巷道。
通风巷道是为了补充新鲜空气，排除废气、工作人员呼出的气体，以及地层中释放的各种易燃、易爆、有意、有害气体，防止燃烧、爆炸、窒息，保证坑道工作环境条件和人员设备安全面而设置的巷道，通风巷道应与运输巷道或与通风机加管道构成空气对流的回路。
7.1.1公路隧道
最古老的隧道是古代巴比伦城连接皇宫与神庙间的人行隧道，建于公元前2180—2160年间。
该隧道长约1km，断面面积为3.6m×4.5m，施工期间将幼发拉底河水流改道，用明挖法建造。
该隧道是一种砖砌建筑物。
1895—1906年修建的穿越阿尔卑斯山的铁道隧道长19.23km。
目前世界上最长的汽车专用隧道是瑞士中部的圣哥达（St.ktthard）隧道，全长16.3km。
隧道开凿时，第一次使用了硝化甘油炸药。
我国最早的交通隧道是位于今陕西汉中县的“石门”隧道，建于公元66年。
1.公路隧道线路
公路隧道的平面线形和普通道路一样，根据公路规范要求进行设计。
隧道平面线形，一般采用直线，避免曲线，如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距。
公路隧道的纵断面坡度，由隧道通风、排水和施工等因素确定，采用缓坡为宜。
隧道的纵坡通常应不小于0.3%，并不大于3%。
隧道如从两个洞口对头掘进，为便于施工排水，可采用“人”字坡。
单向通行时，设置向下的单坡对通风有利。
隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间称为隧道净空。
公路隧道净空包括公路建筑限界（见图7-3）、通风及其他所需的断面积。
断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。
公路隧道的公路建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道的宽度，以及车道、人行道的净高。
公路隧道净空除包括公路建筑限界以外，还包括通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备、运行管理设备等附属设施所需的空间以及富裕量和施工允许误差等，如图7-4所示。
图7-3公路建筑限界（单位：
m）图7-4公路隧道横断面净空（单位：
mm）
高速公路和一级公路隧道应设置检修道。
其他公路应根据隧道所处地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。
检修道或人行道的高度可按20~80cm取值，并综合考虑检修人员步行时的安全、紧急情况时驾乘人员取拿消防设备安全、满足其下放置电缆和给水管等的空间尺寸的要求。
公路隧道横断面示例如图7-5所示。
图7-5公路隧道横断面示例
2.公路隧道通风
汽车排出的废气含有多种有害物质，如一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、亚硫酸气体和烟雾粉尘等，造成隧道内空气的污染。
一氧化碳浓度很大时，人体会产生中毒症状，危及生命。
烟雾会恶化视野，降低车辆安全行驶的视距。
公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳，用通风的方法从洞外引进新鲜空气冲淡一氧化碳的浓度至卫生标准，即可使其他因素处于安全浓度。
（1）自然通风
这种通风方式不设置专门的通风设备，是利用存在于洞口间的自然压力差或汽车行驶时活塞作用产生的交通风力，达到通风目的。
（2）机械通风
①纵向式
基本特征：
通风风流沿隧道纵向流动。
主要形式：
射流式纵向通风是将射流式风机设置于车道的吊顶部，吸入隧道内的部分空气，并以30m/s左右的速度喷射吹出，用以升压，使空气加速，达到通风的目的，如图7-6所示。
射流式通风比较经济，设备费用少，但噪声较大。
图7-6射流式纵向通风
竖井式纵向通风。
机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，因此在长隧道中常常设置竖井进行分段通风，如图7-7所示。
竖井用于排气，有烟囱作用，效果良好。
图7-7竖井式纵向通风
②横向式通风
分别设有排风道，通风风流在隧道内做横向流动，如图7-8所示。
该通风方式有利于防止火势蔓延和处理烟雾。
但需设置送风道和排风道，增加了建设费用和运营费用。
图7-8横向式通风
③半横向式通风
由隧道通风道送风或排风，由洞口沿隧道纵向排风或抽风，新鲜空气经送风道直接吹向汽车的排气孔高度附近，直接稀释排气，污染空气在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外。
半横向式通风，因仅设置排风道，所以较为经济。
④混合式通风
根据隧道的具体条件和特殊需要，由竖井与上述各种通风方式组合成为最合理的通风系统。
例如，有纵向式和半横向式的组合，以及横向式与半横向式的组合等各种方式。
3.公路隧道照明
隧道照明与一般部位的道路照明不同，其显著特点是昼间需要照明，防止司机视觉信息不足引发交通事故。
应保证白天习惯于外界明亮宽阔的司机进入隧道后仍能看清行车方向，正常驾驶。
隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明与接续道路照明构成。
入口照明是为司机从适应野外的高照度到适应隧道内明亮度的照明，所必须保证视觉的照明。
它由临界部、变动部和缓和部三个部分的照明组成。
临界部是为消除司机在接近隧道时产生黑洞效应所采取的照明措施。
所谓“黑洞效应”是指司机在驶近隧道，从洞外看隧道内时，因周围明亮而隧道像一个黑洞，以致发生辨认困难，难以发现障碍物。
变动部是照度逐渐下降的区间。
缓和部为司机进入隧道到习惯基本照明的亮度，适应亮度逐渐下降的区间。
出口照明是指汽车从较暗的隧道驶出至明亮的隧道外时，为防止视觉降低而设的照明。
应消除“白洞效应”，即防止汽车在白天穿过较长隧道后，由于外部亮度极高，引起司机因眩光作用而感不适。
4.隧道附属设施构造
为了使隧道能够正常使用，保证列车通过的安全。
除主体建筑外，隧道内还要设置一些附属建筑物，如设置紧急停车带、排水设施和电力通信信号设施等。
紧急停车带就是专供紧急停车使用的停车位置。
在隧道中尤其在长达隧道中，当车辆发生故障时，必须尽快离开干道，避让至紧急停车带，以减少交通阻塞，避免发生交通事故。
我国目前参照国际道路常设委员会的隧道委员会推荐值来确定紧急停车带的有关参数，即超过2km的隧道必须考虑设置宽2.5m、长25~40m、间隔约750m的紧急停车带。
对于10km以上的特长隧道，还应考虑设置方向转换场地，使车辆能够在发生火灾时避难或退避。
平面布置如图7-9所示。
图7-9紧急停车带及方向转换场设置示意图
7.1.2铁路隧道
1.概述
为提供容纳铁路交通空间需要而修建的隧道称为铁路隧道。
随着铁路建设向山区发展，隧道越来越显示出其优越性，如大幅度地缩短线路长度，降低线路高程，改善通过不良地质地段的条件，降低铁路造价等。
世界上第一座铁路隧道是1826—1830年在英国利物浦至曼彻斯特铁路上修筑的长1190m的双线隧道。
随着铁路的发展，从19世纪30年代起，各国都相继修建铁路隧道。
目前世界上最长的山岭铁路隧道是瑞士勒奇山隧道，该隧道穿越阿尔卑斯山，全长34.6km。
勒奇山隧道1994年开凿，2005年4月28日贯通，2007年正式通车。
我国最早建成的铁路隧道是位于台湾省基隆与七堵之间的狮球岭隧道，隧道全长261m。
于1887年从南北两端同时开工，由外国工程师定出线路方向及中心桩的开挖高度，由清朝政府的军队负责施工，1890年建成。
我国自主建成的第一座铁路隧道是京张铁路八达岭隧道。
它是中国杰出的工程师詹天佑亲自规划督造，依靠中国人自己的力量建成的。
这座单线越岭隧道全长1091m，工期仅用了18个月，于1908年建成。
它与京张铁路的建成，至今仍为世人称道。
最近几年，我国铁路隧道的一个重要发展是隧道的“长大化”，例如西（安）（安）康铁路青岔车站和营盘车站之间的秦岭隧道，由两座基本平行的单线隧道组成，两线间距为30m，其中Ⅰ线隧道全长18460m，Ⅱ线隧道全长18456m。
秦岭隧道Ⅰ、Ⅱ线均为单线电气化铁路隧道。
兰新铁路兰武段复线上的乌鞘岭特长隧道，全长20.05km，该隧道具有海拔高、自然环境恶劣、地质情况复杂、施工条件艰苦等特点。
石太客运专线的太行山特长隧道通过太行山山脉的山峰越宵山，最大埋深445m，为双洞单线隧道，线间距35m，左线隧道长27.84km，右线隧道长27.85km，是我国目前最长的铁路山岭隧道。
1998年我国引进全断面掘进机，修建长达18.4km的秦岭特长隧道，开始了采用机械开挖施工的新纪元。
可以说我国铁路隧道的兴建迈出了新的一步。
截至2009年底，我国已运营铁路隧道8900多座，总长度6000km，在建2500座，总长超过4700m，即将开工或规划建设的有5000余座，总长超9000公里，均为世界第一，成为名副其实的“铁路隧道大国”。
2.铁路隧道的几个技术问题
（1）隧道勘测
隧道勘测前应制定勘测计划，做好一切必要的准备，勘测分为初勘和详勘两个阶段。
调查的内容及其深度细度可根据各个阶段的勘测设计要求和隧道规模去确定，使其能满足各个阶段的设计和施工的需要，最后形成系统的完整的资料。
调查内容主要包括：
自然概况、工程地质特征、水文地质特征、不良地质地段、地震基本烈度等级、气象资料、施工条件等。
（2）隧道位置选择
隧道位置一般按地形条件和地质条件进行比选。
受不同地形条件的影响，可能采取不同的方案。
比如对于高程障碍，可以采取绕行方案、深堑方案及隧道方案。
从全局和长期考虑，经过比选，隧道方案往往是比较合理的。
对于平面障碍，可以采取沿河傍山的绕行方案或隧道直穿方案。
从长远的利益看，隧道方案也往往是比较合理的。
隧道是埋置在地层内的结构物，受地层岩体的包围。
如何避开不良地质区域，或是如何拟定客服不良地质的措施，对于不同地质情况应采取何种措施方案，是选择隧道位置时，必须慎重考虑的问题。
（3）隧道洞口位置选择
隧道位置确定后，隧道长度由隧道洞口的位置确定。
通过实践总结出以下几点：
洞口位置的选择应遵循“早今晚出”的原则；洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好的地方；水不太丰富的地方；洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路；洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂宣的地方，使隧道正面进入山体．洞门结构物不致受到偏侧压力；当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去；为了保证洞口的稳定和安全．边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太甚，也不使新开出的暴露面太大。
（4）隧道平面设计
铁路的线路是越直越好。
线路越直，列车通过约快速，走形的距离也相对越短。
在隧道内，这种需求更加强烈。
因此，在可能的情况下，隧道平面线形应尽量采用直线或大半径曲线，避免小半径曲线。
这是因为曲线隧道建筑限界需加宽，坑道尺寸相应加大，增加了土石方开挖和衬砌的工程量；曲线隧道断面是变化的，导致支护和衬砌的尺寸也是变化的，技术难度大；列车在曲线隧道内运行，空气阻力加大，抵消了部分机车牵引力，同时，洞内通风条件恶化；列车在曲线隧道行驶，产生的离心力使钢轨磨耗严重，增加了线路养护工作量；曲线隧道的洞内施工测量操作复杂，精度相对降低。
但是，受到某些地形的限制，或受地质的原因，往往不得不采用曲线。
（5）隧道纵断面设计
隧道纵断面设计主要是对坡度的设计，具体地说，包括隧道内线路的坡道形式、坡度大小和折减、坡段长度和坡段间的衔接等内容。
隧道出于岩层之中，除了地质变化外，线路走向不受任何限制，不必采用复杂多变的形式，一般采用单面坡和人字坡两种形式，如图7-10所示。
考虑隧道排水需要，不宜采用平坡，坡度一般不小于3%，在严寒地区的隧道为防止冻害，还应考虑适当增大排水坡。
列车在隧道内运行时，其作用犹如一个活塞，空气阻力远远大于明线地段，削弱了列车的牵引力。
另外，隧道内环境潮湿，机车轮与钢轨间的黏着系数减小，当列车在上坡方向以最小计算速度运行时，机车牵引力因黏着系数降低而不能充分发挥。
基于上述原因，隧道坡度设计时应尽量采用较缓的坡度，不宜用足限制坡度。
按现行规范，当隧道长度小于400m时，上述影响不甚显著，隧道纵断面坡度，仍按明线地段标准设计；隧道长度大于400m时，隧道内限制坡度应考虑折减。
（a）单面坡（b）人字坡
图7-10隧道纵断面形式示意图
（6）铁路隧道净空
铁路隧道衬砌内轮廓所包络的空间称为隧道净空。
新建铁路隧道的净空是根据国家标准规定的铁路隧道建筑限界，并考虑远期隧道内轨道的类型确定的。
建筑限界是指隧道衬砌不得侵入的一种限界，确定的依据是根据机车和车辆限界在横断面外轮廓线上的最大尺寸需要，再考虑洞内通信、信号、照明等其他设备设置的尺寸要求，并考虑一定的富裕度拟订的。
隧道净空比隧道建筑限界要大，这是因为净空除必须满足建筑限界的要求外，还应考虑列车运行的摆动和衬砌结构受力合理等因素。
对于新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道的建筑限界形状和尺寸，采用“隧限-1A”和“隧限-1B”,如图7-11（a）所示。
对于新建和改建电力牵引的单线和双线隧道的建筑限界形状和尺寸，采用“隧限-2A”和“隧限-2B”,如图7-11（b）所示。
（a）蒸汽及内燃机牵引（b）电力牵引
图7-11铁路隧道建筑限界（单位：
mm）
对于曲线隧道，为保证列车在曲线隧道内运行安全，净空必须进行适当的加大。
对于高速铁路隧道，由于行车速度高引起的空气动力学效应对乘车的舒适度和周围环境有较大的影响。
一方面，隧道建筑物按满足100年正常使用的永久结构物设计；另一方面，客运专线上通行的列车全部为客车，列车一旦在隧道内发生事故、失去动力或无法及时将列车拉出洞外时，车上人员的紧急疏散、逃生和救援将成为非常关键和重要的问题。
所以，高速铁路隧道净空断面设计时需要预留各种空间，如安全空间、救援通道及技术作业空间等。
（7）隧道内附属建筑物
为使铁路隧道能正常使用，确保列车运营的安全，在隧道内还需要修建一些附属建筑物来配合主体建筑物，如安全避让设备（避车洞）、排水设施、通信与信号设备、供电与通风设备等。
7.1.3水底隧道
水底隧道与桥梁工程相比，具有隐蔽性好、可保证平时与战时的畅通、抗自然灾害能力强、对水面航行无任何妨碍的优点，但其造价较高。
水底隧道可以作为铁路、公路、地下铁道、航运、行人隧道，也可作为管道输送给排水隧道。
从17世纪起，欧洲修建了许多运河隧道，其中法国魁达克运河隧道长157km。
1927年美国纽约在哈德逊河底建成霍兰（Holland）隧道，次年又建成世界上第一条沉管法水底隧道——博赛（Bosey）隧道。
目前世界上最长的铁路隧道是在海底穿越津轻海峡的日本青函隧道，全长53.85km，采用矿山法施工技术。
软土中水底隧道则多用沉管法和盾构法施工。
通常认为沉管法造价低、工期短、施工条件好，因此更为经济合理。
我国自20世纪60年代开始研究用盾构法修建黄浦江水底隧道。
上海第一条越江隧道——打浦路隧道于1965年开始施工，并于1981年建成通车。
第一条沉管隧道也于20世纪70年代初期在上海建成。
1982年台湾高雄建成一条沉管水底公路隧道。
20世纪80年代后期，我国城市水底隧道的修建已进入发展时期。
1.水底隧道的埋置深度
水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下岩土的覆盖厚度。
埋深的大小，关系到隧道长短、工程造价和工期的确定。
尤其重要的是覆盖层厚度关系到水下施工的安全问题。
设计水底隧道的埋置深度需考虑以下几个主要因素：
（1）地质及水文地质条件。
隧道穿越河床的地质特征、河床的冲刷和疏浚状况。
（2）施工方法要求。
不同的隧道施工方法，对其顶部的覆盖厚度有不同的要求，如沉管法施工，只要满足船舶抛锚要求即可。
（3）抗浮稳定的需要。
埋在流砂、淤泥中
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