Тоннели под водными преградами часто строят вместо мостов там, где мосты могли бы помешать проходу судов. Также тоннели строят во избежание пересечения разных транспортных потоков на одном уровне (подземные переходы, тоннели вместо железнодорожных переездов, тоннели как часть автомобильных развязок).
Тоннель может быть пешеходным и/или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (деривационные тоннели гидроэлектростанций, канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства. Существуют также экологические тоннели, которые прокладываются под автомобильными или железными дорогами для того, чтобы звери могли безопасно перемещаться.
Основная часть метро также проложена в виде тоннелей. Чтобы избежать пересечений, линии метро прокладывают на различной глубине.
Для строительства тоннеля необходима выработка — искусственная пустота в земной коре. В устойчивых породах выработку обычно оставляют без закрепления, в неустойчивых — сооружают временное укрепление, а затем, обделку. Обделка является важнейшим элементом тоннеля, воспринимающая давление окружающих горных пород и обеспечивающая гидроизоляцию тоннеля. Участки тоннеля, находящиеся возле его выходов, называются порталами. Порталы придают архитектурный вид входам в тоннель на фоне окружающего ландшафта.
1. Закрытые способы строительства тоннелей применяются для строительства тоннелей глубокого и мелкого залегания.
1.1. Устойчивые грунты средней крепости и крепкие:
- горный способ проходки с использованием буровзрывных работ;
- комбайновый способ проходки — разработка грунта не взрывами, а при помощи специальных тоннелепроходческих комбайнов.
1.2. Сильнотрещиноватые и мягкие породы:
- новоавстрийский способ проходки — проходка с использованием податливого свода;
- щитовой метод проходки — при помощи проходческого щита проводится разработка грунта на полное сечение, а затем сооружение обделки тоннеля.
1.3. В неустойчивых, обводнённых грунтах и агрессивных средах:
- способы проходки с применением сжатого воздуха, замораживания, водопонижения или закрепления грунтов специальными растворами;
- щитовой метод проходки с использованием активного пригруза забоя.
2. Открытые способы, как правило, применяются для возведения тоннелей мелкого залегания. По сравнению с закрытыми способами, открытые отличаются относительной дешевизной строительства, но при использовании требуют обязательного перекладывания дорог и коммуникаций, находящихся над тоннелем.
- котлованный способ;
- траншейный способ, таким способом часто строят пешеходные тоннели;
- щитовой способ.
При сооружении тоннелей в сложных инженерных условиях используются специальные методы: дренаж, замораживание грунтов, кессонный способ с применением сжатого воздуха.