隧道工程作為中鐵三局施工的一個重要方向之一，朝著多專業、多領域的方向發展，傳統的隧道施工記錄在一次次的被刷新，碩果累累。隧道施工技術領域不斷取得突破，在濕陷性黃土、富水第三系粉細砂、巖溶地區等復雜地質條件下隧道施工技術屢創新奇；在長大隧道施工技術領域紀錄不斷刷新；在隧道機械化施工與配套領域不斷取得新突破。新技術、新工藝、新裝備、新材料的研發及應用，有效地提高了施工效率，保證了施工質量、確保了施工安全。形成了一大批具有核心競爭力的施工技術，為確保施工安全、產品質量、新技術、新工藝的研發提供了強有力的支撐；企業核心技術的研究及應用，為企業安全生產保駕護航的同時，也給企業帶來的顯著的綜合效益。在隧道工程領域共形成各類科技成果20項，其中達到國際領先和先進水平的10項；榮獲省部級以上各級科技獎項13項；開發工法58項，其中國家級工法2項；授權專利38件，其中發明專利14件。
　　⑴在公路隧道建設領域主要成果
　　——在青島膠州灣海底隧道建設中，中鐵三局研究采用小導洞超前分部開挖與三重復式掏槽爆破組合技術，成功解決了人口密集地區三車道大斷面淺埋公路隧道下穿城市樓群施工控制難題，屬當時國內外首例。創造了繁華城區公路大斷面（122㎡）隧道月掘進120m記錄，開發公路工法1項。青島海底隧道程屬于中國第二條海底隧道，是青島市貫穿東西交通大動脈的核心工程，該技術的應用對于確保海底隧道工程安全以及促進當地的經濟和城市發展起到了重要作用。
　　——在杭州市紫之隧道（亞洲第二大斷面）建設中，中鐵三局率先研究采用的小導洞先行與臺階反擴挖等隧道開挖技術，開創了同類型隧道施工先例，技術總體水平達到國內領先，開發省級工法2項，開發專利3項。該技術解決了建筑物密集區超大斷面城市隧道（群）快速施工、下穿重要建筑物控制爆破等難題，確保了紫之隧道的如期完工，經濟社會效益顯著，提升了企業在超大斷面、超近距離隧道、變截面公路隧道施工領域的技術水平。
　　在隧道工程積累的核心技術成果，使得企業在新興市場領域實現了破冰。中鐵三局參建的青島地鐵1號線海底隧道于2016年開工，是國內最長過海地鐵隧道，也是國內首次采用鉆爆法施工的海底地鐵隧道工程。隧道全長約8.1公里，其中海域段長度約3.49公里，共穿越14條斷層破碎帶；陸域段長約4.61公里，整體采用鉆爆法開挖。為妥善解決隧道光面爆破和斷層破碎帶防坍塌、涌水等地質災害問題，項目團隊聯合山東大學、山東科技大學進行技術攻關，在爆破方案制定、爆破效果評估、機械化配套、合理注漿方案和新型注漿材料的研制等方面展開產學研合作，確保海底隧道施工工期、安全、質量可控。截止2017年2月，該海底隧道已順利開挖過半，各項指標均滿足要求。
　　⑵在鐵路隧道建設領域主要成果
　　——大斷面濕陷性黃土隧道施工技術：2005年，中鐵三局率先研究采用的三臺階七步法等開挖技術，攻克世界上最長（7851m）最大（164m2）濕陷性黃土隧道施工技術難題，有效解決了松軟黃土地區崩塌、濕陷性等不良地質難題，并創造月最高掘進83.5m、平均72m的記錄，形成的大斷面黃土隧道綜合施工技術達到國際領先水平，開發省級工法3項。為企業在黃土隧道開挖方法的選擇、輔助工藝工法的匹配、隧道沉降變形控制方面積累了豐富的施工經驗，提高了企業黃土隧道施工技術水平。該技術成功運用于鄭州至西安高速鐵路函谷關隧道、閿鄉隧道等，確保了鄭西高鐵的安全、快速施工，產生了良好的經濟和社會效益。
　　——富水粉砂地層隧道修建技術取得重大突破：2012年，中鐵三局研究開發的成套隧道開挖、支護及降水等關鍵技術，成功解決了圍巖成巖作用差、涌水涌砂現象嚴重、深埋富水第三系粉細砂地層隧道世界性施工難題。研究開發的基于涌水量變化的成套隧道開挖與支護技術、洞內真空負壓超前深孔降水+洞內重力式降水井聯合降水等關鍵技術，對于提高地層自穩性，確保隧道安全施工具有重要意義。研究成果達到國際領先水平，并形成省級工法3項、專利8項。為企業在富水粉砂地層隧道施工領域積累了經驗，該研究成果應用于寧夏程兒山隧道施工，有效確保了隧道施工安全。由于采用新技術所帶來的經濟效益達662萬元。
　　——長大山嶺隧道施工記錄不斷刷新：2006年，承建全長20.7km的太中銀鐵路呂梁山隧道，解決了長距離獨頭通風、多工作面同時通風及高壓股狀裂隙水封堵施工等難題；2010年，承建全長16.9km的山西中南部通道太岳山隧道；2013年，承建全長28.4km的成蘭鐵路平安隧道，隧道具有“四極三高”特征，地震、斷層、巖爆、涌水、煤層瓦斯等不良地質頻繁出現，堪稱“地質博物館”，研發的“軟弱圍巖隧道全斷面開挖施工技術”填補了我國強烈地震帶、極端地質條件下特長隧道施工技術空白。
　　——巖溶地區隧道穿越大型溶洞施工技術已達到國際領先水平：參建的渝懷鐵路、宜萬鐵路、滬昆鐵路、黔張常鐵路等項目，分布著不同類型的巖溶地質。2005年，承建宜萬鐵路五爪關隧道，位于喀斯特地貌山區，巖溶、順層、暗河、滑坡、斷層破碎帶和崩塌等不良地質現象頻現，暗河長超過1000m，是全線13座高風險隧道之一，研究采用的“暗河溶洞復雜環境下的隧道綜合治理技術”，達到國際先進水平；2013年，承建的滬昆客專承建的朱砂堡2號隧道，位于巖溶發育區，存在2個容積為29萬立方和31萬立方的巖溶空腔，溶洞底部還有暗河流經，隧道需從溶洞頂部穿過，洞頂防護采用“主動防護網+貝雷架+被動防護網”組合加固、底部隱伏串珠狀溶洞采用“填注一體化”加固處理，研發的高落差混凝土輸送和S型緩降裝置，解決了超深溶洞混凝土輸送難題。該隧道的整體施工技術水平達到國際領先，填補了行業內高鐵隧道穿越大型溶洞施工技術空白，獲得中國鐵路工程總公司科技進步特等獎，并先后被央視等多家媒體報道，經濟社會效益顯著。