膠州灣第二隧道主線工程地質條件和建設環境復雜，穿越滄口斷裂等諸多斷層帶，隧道最大通風區段近10公里。在設計、施工和運營中將面臨超長隧道通風防災、大斷面隧道穿越大規模斷裂、超大直徑盾構與鉆爆法隧道海中對接等世界級難度挑戰。結合工程建設環境和地質條件，工程計劃采用多種創新技術。實施多工法組合快速施工，黃島岸及海域西側花崗巖地層采用鉆爆法施工，東側海域至青島岸中風化凝灰巖和砂土、黏土地層采用盾構法施工；針對區域性滄口斷裂復雜問題，采用“擴挖+隔離消能”的組合處治措施，保證施工安全穿越；使用大環寬、高抗滲性、高韌性混凝土管片，及第三代接縫防水技術，應對大埋深超大直徑海底盾構隧道結構與防水技術難題；首創利用服務隧道和頂部風道補充送排風的2.5分段縱向通風技術，滿足大交通量超長海底道路隧道通風和排煙要求。

另外，作為主線隧道的施工保障通道，膠州灣第二隧道斜井工程自2020年10月29日建設以來，已累計開挖與支護765米，襯砌施工420米，底板及鋪底混凝土施工596米。斜井工程采用鉆爆法施工及復合式襯砌及噴錨式襯砌，為主線工程提供通風保障，提前探明隧道前方地質情況，為主線隧道施工提供全面的地質支持，降低施工風險；提前進入海底主線工程工作面，開辟施工作業條件，縮減工程工期。斜井工程施工秉承綠色低碳理念，采用新能源施工設備，配備隧道內人員定位及施工全過程監控系統，搭建信息化中心，進行實時監控和預警，全方位保障施工的質量和安全。

黃島端主線工程的開工建設，標志著膠洲灣第二隧道正式進入主線建設階段，是膠州灣第二隧道項目的重要里程碑節點。膠州灣第二隧道項目建成后將成為世界長度最長、規模最大的的海底道路隧道，對于緩解跨灣交通壓力、推動環膠州灣一體化發展、建設全球海洋中心城市、打造對外開放橋頭堡具有重大戰略意義。