以艰险山区高海拔特长公路隧道、大型跨江越海隧道、复杂城市环境地铁区间隧道为背景，在国家科技部、国家自然基金委、交通运输部等10余项课题的支持下，历时10余年系统攻关，形成了大型复杂交通隧道工程建设与营运关键技术体系。首先，针对艰险山区高海拔特长公路隧道地形地质条件复杂、气候条件恶劣、营运条件特殊带来的技术难题，开创了单洞双向行驶条件下平导压入式通风的特长公路隧道建设模式，建立了系统的设计理论、营运控制与灾害救援技术体系；形成了冻胀冻融区特长公路隧道结构抗防冻、高地应力区隧道地质灾害预报与处治综合技术系统；填补了公路隧道海拔高度系数、高寒隧道监控维护技术等多项国内外空白。建成的二郎山隧道和鹧鸪山隧道已成为我国高海拔地区大型公路隧道的标志性工程，并在我国30余座高海拔地区大型公路隧道中获得应用。其次，针对我国跨江越海大型水下隧道面临的结构型式多样、结构环境特殊、结构体系复杂等特征，建立了大型及复杂水下隧道的结构分析理论、提出了相应的设计计算方法；建立了适应于铁路、公路、输水、输气等不同使用属性的水下隧道结构体系、提出了相应结构关键参数的确定方法；建立了大型及复杂水下隧道的结构特性与安全性检证软硬件综合平台。项目成果应用到了广深港高速铁路狮子洋隧道、武广高速铁路浏阳河隧道、南京长江隧道、武汉长江隧道、杭州钱江隧道等17座水下隧道当中。最后，针对复杂城市环境砂卵石地层地铁区间隧道建设面临的盾构掘进失控、隧道结构失稳、机具磨损失效等工程风险，发明了泥水平衡盾构和土压平衡盾构的掘进模拟系统，施工期管片结构的内力分析方法与承压止水检验技术，刀盘刀具优化配置与耐磨保护及刀具快速更换技术等，解决了砂卵石地层中盾构隧道施工的安全控制和高效掘进这一重大技术难题，开创了富水砂卵石地层大规模建设盾构隧道的国际先例。成果在成都、南京、北京、武汉等近20座城市地铁盾构隧道建设中获得广泛应用。项目研究成果总计获得50多亿元的重大经济效益和显著的社会效益，先后建立了3座设计示范工程。获授权发明专利20项，实用新型专利32项，软件著作权5项。发表论文350余篇(SCI/EI收录180余篇)，出版专著10部，参编国家和行业规范4部。项目成果先后获得国家科技进步二等奖2项，国家技术发明二等奖1项，极大地推动了我国大型复杂交通隧道工程的技术创新和科技进步。