Đ−ờng hầm cũng nh− các công trình khác đ−ợc thiết kế theo 3 giai đoạn:
1- Thành lập nhiệm vụ thiết kế- Trình bày ý nghĩa kinh tế của công trình, yêu cầu kỹ thuật, điều kiện xây dựng và những nguyên vật liệu cần thiết.
2- Thiết kế kỹ thuật là tài liệu quan trọng bậc nhất và đ−ợc thành lập trên cơ sở nhiệm vụ thiết kế đã đ−ợc thông qua. Trong bản thiết kế nêu rõ hình dạng kích th−ớc, cấu tạo của từng bộ phận, đồng thời có kèm theo bảng tính khối l−ợng công việc, giá thành xây dựng từng phần và toàn bộ công trình.
3- Thiết kế thi công- Thành lập những bản vẽ chi tiết từng công trình riêng biệt, thể hiện cấu tạo các bộ phận của công trình đó.
Gần đây ng−ời ta sử dụng rộng rãi ph−ơng pháp thiết kế theo 2 giai đoạn, trong đó hai giai đoạn sau đ−ợc gộp làm một. Trong mỗi giai đoạn thiết kế đều tiến hành một số công tác trắc địa khác nhau. Tỷ lệ bản đồ và nội dung các công tác trắc địa này phụ thuộc vào chiều dài đ−ờng hầm, loại đ−ờng hầm và điều kiện địa lý khu xây dựng.
Dựa vào đặc điểm và nội dung các công tác trắc địa tiến hành trong quá trình xây dựng có thể chia các đ−ờng hầm thành hai loại: Thứ nhất là đ−ờng xe điện ngầm thành phố; thứ hai là đ−ờng hầm v−ợt ch−ớng ngại vật trên các tuyến giao thông và đ−ờng hầm thuỷ lợi.
a. Đối với đ−ờng xe điện ngầm thành phố
Trong giai đoạn nhiệm vụ thiết kế
+ Nhiệm vụ thiết kế thành lập trên cơ sở bản đồ thành phố tỷ lệ 1/2000 hay 1/5000 trong phạm vi một dải hợp từ 300 đến 1000 mét. Các loại bản đồ này có thể thành lập dựa vào các tài liệu bản đồ khu vực đã có mới nhất ở các tỷ lệ 1/5000, 1/2000 và 1/500 nh−ng cần thiết phải đo vẽ bổ xung địa vật, biểu diễn đ−ờng đỏ của từng khu phố và những công trình ngầm (đ−ờng hầm cũ, hệ thống cống, n−ớc v.v.... Ngoài ra trên bản đồ cần biểu diễn vị trí các giếng khoan địa chất.
+ Những vị trí dự định chọn làm lối lên xuống của ga xe điện, vị trí đào giếng đứng và trên những vùng đào lộ thiên, để thành lập nhiệm vụ thiết kế cần thiết phải có bản đồ tỷ lệ 1/500, có biểu diễn đ−ờng đỏ của các khu phố và tất cả các công trình ngầm. Bản đồ này cũng có thể can vẽ từ các bản đồ tỷ 1/500 sẵn có nh−ng cần phải kiểm tra và đo vẽ bổ xung địa vật thiếu cho phù hợp với thực tại. Địa hình trong các loại bản đồ nói trên đ−ợc biểu diễn bằng các đ−ờng đồng mức với khoảng cao đều bằng 0,5 hay 0,25 m.
Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế thi công:
+ Để thiết kế kỹ thuật đ−ờng xe điện ngầm cần phải có bản đồ tỷ lệ 1/500 trên một dải đất dọc theo tuyến đ−ờng hầm. Chiều rộng của dải đất này phụ thuộc vào chiều sâu của đ−ờng hầm và điều kiện địa chất thăm dò. Trong điều kiện thuận lợi th−ờng lấy chiều rộng lớn hơn ba lần chiều sâu của đ−ờng hầm và bố trí đối xứng với trục đ−ờng hầm. Bản đồ này cũng có thể can từ các bản đồ tỷ lệ 1/500 đã có của khu vực, nh−ng phải sửa đổi và bổ xung những thay đổi của thực địa. Trên bản đồ này nhất thiết phải biểu diễn đ−ờng đỏ của khu phố và các công trình ngầm.
+ ở các vùng đầu mối công trình xây dựng cũng nh− trên khu vực dự định đào lộ thiên phải thành lập bản đồ tỷ lệ 1/200 hay 1/100. Khi đo vẽ có thể dùng các điểm của tuyến đa giác cơ bản hay tuyến đa giác tiệm cận làm cơ sở; trên bản đồ tỷ lệ 1/200 hay 1/100 cần ghi độ cao những điểm đặc tr−ng của địa hình, độ cao sàn nhà tầng thứ nhất và từng hầm, lối ra vào các toà nhà đó.
mặt bằng và độ cao để phục vụ công tác bố trí trục đ−ờng hầm và đảm bảo độ chính xác thông h−ớng cho hai đoạn đ−ờng hầm đào đối h−ớng.
b. Đối với tuyến đ−ờng hầm giao thông và đ−ờng hầm thuỷ lợi
Trong giai đoạn nhiệm vụ thiết kế:
+ Giai đoạn này cần phải có bản đồ địa hình tỷ lệ 1/2000 đối với đ−ờng hầm có chiều dài nhỏ hơn 2km hay tỷ lệ 1/5000 đối với đ−ờng hầm lớn hơn 5km và ở điều kiện địa hình phức tạp có thể đo vẽ ở tỷ lệ 1/20000 hoặc 1/25000.
+ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/2000 hay 1/5000 đ−ợc thành lập trên một dải hẹp dọc theo tuyến đ−ờng hầm có chiều rộng từ 400ữ1000 mét phụ thuộc vào chiều dài đ−ờng hầm và đặc điểm địa hình.
+ ở những vùng gần khu công nghiệp, khu nhà ở và dọc theo các đ−ờng ống ngầm cần phải đo vẽ tỷ lệ 1/200 hay 1/500.
+ Đối với đ−ờng hầm trên tuyến đ−ờng thuỷ và đ−ờng hầm thuỷ lợi cần phải đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 hay 1/5000 trên diện tích lớn.
Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật- thiết kế thi công:
+ Việc đo vẽ địa hình trong giai đoạn này đ−ợc tiến hành theo một dải đất dọc theo trục đ−ờng hầm có chiều rộng từ 200ữ400 mét, nếu địa hình phức tạp có thể nhỏ hơn.
+ Tại các khu công nghiệp, khu nhà ở và các công trình ngầm (dây dẫn, cống, ống n−ớc...) cần đo vẽ địa hình tỷ lệ 1/2000 hay 1/1000. Còn ở vị trí các giếng đứng, bến đỗ xe và trên khu vực xây dựng cần đo vẽ tỷ lệ 1/1000 hay 1/500.
+ Để thiết kế khu vực đầu mối các công trình cơ bản trên tuyến đ−ờng hầm, đồng thời để bố trí trục tuyến đ−ờng ra thực địa, ng−ời ta phải xây dựng mạng l−ới khống chế mặt bằng và độ cao. L−ới khống chế này phải có độ chính xác đảm bảo thông h−ớng đ−ờng hầm về mặt bằng về độ cao.
+ Đối với đ−ờng hầm thuỷ lợi trên các tuyến kênh đào cần đo vẽ tỷ lệ 1/2000 theo một dải dọc trục đ−ờng hầm có chiều rộng 100 mét với khoảng cao đều là 1 mét hay 0,5 mét.
+ Khống chế độ cao với đ−ờng hầm thuỷ lợi đóng một vai trò quan trọng nên ở đây th−ờng xây dựng tuyến thuỷ chuẩn hạng III.
+ Khi thiết kế thi công cần đo vẽ bổ xung các khu vực có những công trình xây dựng riêng biệt, bến đỗ tàu, giếng đứng.... với tỷ lệ 1/500 hoặc 1/200.