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6 増える道路トンネル

1 海峡下の道路 top

@ 関門道路トンネル

 最近、日本の道路が整備されてくるにつれ、道路トンネルの数もめっきり増えてきました。
 登山バスや半島めぐりのバスに乗ると、次から次へとトンネルをくぐることもめずらしくありません。
 大都会でも、道路トンネルがふえました。
 東京でも大阪でも、川を埋立ててつくられた高速道路は、立体交差のところでは、大抵トンネルをくぐるようになっています。
 日本の道路トンネルで、もっとも長くしかも規模の大きいのは、関門道路トンネルです。
 これは、海底国道第一号でした。
 この道路トンネルは、下関市の東北方椋野(むくの)から、壇の浦(だんのうら)をへて早鞆(はやとも)の瀬戸(せと)を渡り、北九州市古城山の南へ連絡しています。
 長さは3,461メートルで、そのうち海底部は780メートルです。開通したのは、1958(昭和33)年3月9日でした。
 ところで、この道路トンネルの工事が始まったのは、海底鉄道トンネルの工事が始まってまもない、1938(昭和13)年2月のことでした。


関門道路トンネルの位置

 二つのトンネルの計画は、同時におし進められていたのです。
 道路トンネルの場合も、まず豆トンネルが掘られることになり、1939(昭和14)年4月には、豆トンネルが完成し、ただちに本工事にとりかかりました。
 この時期には、東の海峡と西の海峡で、二つのトンネルが同時に掘り進められていたわけです。


道路部分の入口


関門国道トンネル断面図
人道トンネルは海底部の800mで、両端には立派なエレベータがあるので、
10分ほど歩くだけで九州と本州を行き来できる。料金は無料。

 ところが戦争が激しくなるにつれ、トンネル工事に必要な、セメントや鉄材などがはいらなくなったり、人手が不足したりしたため、工事は予定どおり進まず、1945(昭和20)年の春には、ついに工事を中止しなければならなくなりました。
 このとき、工事は全体の30パーセントまで進んでいました。
 工事が再開されたのは、1952(昭和27)年で、その6年後に、関門道路トンネルはついに完成を見たのでした。
 戦争で中止されていた期間を入れると、21年もの長い年月をかけたことになります。
 このトンネルの海底部は、二段式になっていて、上は幅7.5メートルの自動車道路、下は幅3.85メートルの自転車および人が通る道路となっています。
 自動車は最初からトンネルに入りますが、人間はエレベーターで60メートル地下におり、海底部分の約800メートルだけを歩けばよいのです。
 800メートルといえば、子供でも10分あれば歩ける距離です。
 本州から九州へそれこそ“ひとっ走り”で往来できるようになったのです。

A ルーフシールド工法 top

 関門道路トンネルでは、鉄道トンネルとは違った掘削工法が二つ使われました。
 一つは中割逆巻工法で、長さ130メートルにもおよぶ断層破砕帯を突破するのに用いられました。
 図のようにまず頂設導坑と底設導坑を掘り、つぎにセメント注入を行なってから、鉄製の支保工で天井を支えながら、ABの順で、頂設導坑をアーチ形に切りひろげます。
 そのあとすぐに、Dのように天井をアーチ形にコンクリートで巻きます。
 こうしておくと、もはや天井の岩が崩れることはないので、安心してその後の作業を進めることができます。
 EFGと切り広げると、Hの部分をコンクリートで巻き、Iを切り広げると、Iの部分をコンクリートで巻きます。
 底設導坑は、ズリを落として運び出すのに使われます。
 このように上半分の覆工(ふっこう)を仕上げてから、下の部分を切り広げる工法を逆巻工法といい、この場合は下の部分を中央部から切り広げるので、中割逆巻工法とよばれています。
 もう一つはルーフシールド工法で、わが国でこの工法が使われたのは、関門道路トンネル工事が最初でした。
 これはシールド工法の一種で、普通上の方が柔らかく、下の方が堅い地盤のところで使われます。
 普通のシールドは円型で、全断面掘削で進みますが、ルーフシールドは半円形で、上の半分だけ掘っていくのです。
 まず左右に側壁導坑を掘り、ローラーの役目をするコンクリートの床を埋め込んで、その上にシールドをのせます。
 ルーフシールドは、このローラーの上にのって動くわけです。
 コンクリートのローラーが切れるところまで掘り進むと、再び側壁導坑にコンクリートの床を埋め込み、掘削しながら、シールドは前進します。


ルーフシールドの中割逆巻工法

ルーフシールド

 こうして上半分ができあがると、下の部分の切りひろげにかかります。
 この場合も天井のアーチの部分から覆工を仕上げていく、逆巻工法が使われます。
 ルーフとは英語で「屋根」という意味で、ルーフシールドは「屋根のある楯(たて)」ということになります。
 この工法は1890年頃に、いちはやくパリやアメリカの地下鉄工事などで使われ、日本でもごく最近、東京の地下鉄工事で使われたことがあります。
 関門道路トンネルでは、下関側陸上部の風化した土砂層273メートルの掘削に、この工法が用いられました。
 なお関門道路トンネルの中央部では、豆トンネルの位置が、本トンネルよりも高くなっています。
 これは、最初の予定では、本トンネルの土かぶりは12メートル以上あればよいと考えていたところ、豆トンネルを掘った結果、大きな断層があることがわかり、トンネルの位置をさらに10メートル深くしたためです。

B 沈埋(ちんまい)式トンネル top

 水底にトンネルをつくる場合、水底を掘りぬくほかに、何か方法はないものでしょうか。
 山のトンネルと違って、水底トンネルはどうしてもV型になるので、勾配をゆるやかにするために、陸地の部分をかなり掘りぬかねばなりません。
 そのため、岸辺に都市がある場合は、工事が非常に困難をきわめます。
 また水底トンネルの工事では、普通シールド工法が使われますが、シールド工法は費用が高くつく上に、作業をする人の健康にもよくありません。

 そこで考案されたのが、沈埋式トンネルです。
 沈埋式トンネルとは、鉄筋コンクリートのチューブを、あらかじめ掘削しておいた水底の溝の中に沈め、埋め込んでつくるトンネルのことです。
 チューブは一本50〜140メートルで、四角いものもあれば、丸いものもあります。
 水底の部分が長いところでは、そのチューブを何本もつなぐわけです。
 チューブは普通ドックでつくられ、ひき船によって運ばれてきます。
 チューブの中に水を入れると、チューブは水の重みで水底に掘られた溝の中に、静かに沈んでいきます。
 潜水夫によって、チェーブを溝にしっかり据え付ける作業や、チューブを何本もつなぐ作業が行なわれます。
 こうしてトンネルを沈める作業が終わると、チューブの中の水をぬいていきます。


沈埋式トンネル工事(羽田)

 排水されたチューブの内部は、鋼鉄やコンクリートで、厚く巻き立てられていきます。
 一方、チューブの上は砂や石で埋立てられていきます。
 排水されたチューブが、浮き上がらないようにするためです。
 世界最初の沈埋式トンネルは、1910年にアメリカでつくられた、デトロイト川横断トンネルです。
 これは長さ2,552メートル(うち水底部分790メートル)の鉄道用トンネルですが、その後、沈埋式トンネルは、もっぱら道路用の水底トンネルに利用されるようになりました。
 最近できた沈埋式トンネルでは、1957年に完成したアメリカのバルチモア湾トンネルが有名です。
 長さ2,332メートル(うち水底部分1,554メートル)、約91メートルのチューブを21本つないだものです。
 これをしのぐのが、いま工事中のサンフランシスコ湾トンネルで、5.8キロの水底部分を、100〜105メートルのチューブ57本でつなぐことになっています。
 1970年に、完成する予定です。
 バルチモア湾トンネルは自動車道路用のトンネルですが、これは鉄道用です。

C 羽田の水底トンネル top

 わが国の沈埋式トンネルには、1964(昭和39年)に羽田空港のそばの海老取(えびとり)川につくられた、二つの羽田海底トンネルがあります。
 一つは、首都高速第一号線の道路用トンネルで、もう一つは、羽田〜浜松町間のモノレール用トンネルです。
 海老取川の川幅は約300メートルもあるので、ここをモノレール線や道路が横断するには、橋をかけなければなりません。 ところがここは羽田空港の滑走路に近いために、高い橋をかけることができません。
 また船の往来が激しいので、低い橋をかけることもできません。
 残された方法は、川底にトンネルを掘ることでした。
 船の往来に支障がないように、しかも安い費用でトンネルをつくるには、どうすればよいか。
 そこでえらばれたのが、トンネルの一部を沈埋式トンネルにする方法でした。
 まず、船の往来に関係のない川の部分の水を仮の水路にみちびき、開削工法によってトンネルが掘られました。
 次に両側にケーソンを沈め、その間に長さ56メートル、重さ5,000トンの鉄の箱(チューブ)を沈めることにしました。
 ひき船によって運ばれてきた鉄の箱は、3隻のクレーン船でつりながら、慎重に予定の場所に沈められました。
 つづいて、箱の上にコンクリートをうったあと埋め戻しが行なわれ、8つにわかれた部屋の一つずつから、水が抜かれていきました。
 そのあとさらに、箱の内部にコンクリートがうたれ、沈埋式トンネルは完成しました。
 工事中は、船の往来は禁止されましたが、工事はわずか一日で終わりました。
 この海老取川のように沈埋(ちんまい)式トンネルは、水の流れがゆるやかで、チューブを沈める溝をたやすく掘れるようなところでなければ、うまく沈めることができません。
 また、潜水夫が作業をするので、深い川では利用できません。
 たとえば、デトロイト川の航路の深さは14.6メートル、バルチモア湾の深さは15.2メートル、海老取(えびとり)川はわずか3メートルです。
 しかし、現在沈埋式トンネルを工事中のオークランド湾の航路の深さは、28メートルとかなり深く、ロスアンゼルスのハイペリオン・下水トンネルのように、60メートルの深さに沈められたものもあります。
 ドーバー海峡トンネルでも、沈埋式トンネルが計画されたことがあります。
 これは実現しないことになりましたが、水底を掘りぬくのにくらべて工費も安く、工事期間も短くてすむ沈埋式トンネルは、科学技術が進むにつれ、さらに広く利用されるようになることでしょう。

2 トンネル内を安全に top

@ 燃えあがるトンネル


 鈴鹿トンネルの火事のもよう
トラック13台が燃え、運転手5人がけが。


鈴鹿トンネルの位置

 1967(昭和42)年3月6日早朝、滋賀・三重県境の国道一号線鈴鹿トンネルで、トラック13台が次々に炎上、運転手ら5人がけがをするという事故が起こりました。
 道路トンネル内で、このような大事故が起きたのは、わが国で初めてでした。
 午前10時をすぎても、トンネルの入口からは真っ黒な煙が立ちのぼり、トンネル内ではまだ数台のトラックが赤い炎につつまれて燃えつづけ、トンネルの天井のモルタルは焼けて崩れ落ち、まるで戦場のようでした。
 この火災で、国道一号線は不通になったため、鈴鹿トンネル付近は、大混乱におちいりました。
 最初に火を出したトラックは、スチロール製のアイスクリーム容器を積んでいましたが、三重県側のトンネルの手前3キロの急勾配をのぼる時に、エンジンが過熱し、発火したのでした。
 火はたちまち、燃えやすいアイスクリーム容器に燃え広がり、さらに滋賀県側から走ってきたトラックに燃え移って、そのうしろにつづくトラックが次々と燃えあがったのです。
 その一台を運転していて、頭と手に一週間のけがをした運転手の一人は、その時のようすを次のように話しています。

 「トンネルに入って100メートルばかり進んだとき、前の車が停まった。
 おかしいなあと思ったとき、突然、真っ黒な煙とプラスチックが燃える匂いがしてきた。
 前方50メートルぐらいに火が見えた。
 火事だと思い、トンネルの中をはいながらやっと出口に出たとき、ホッとして何もわからなくなって倒れてしまい、気がついたときは病院だった」

 また、 トンネルの入口近くで、一番最後に燃えたトラックの運転手は、次のように話していました。

 「鈴鹿トンネルにさしかかっだのは、5時半頃だった。
 トンネルを入ったとたん、前の車が停車したため、停まって窓を開けてみると、前方約150メートルくらいに何か燃えているのが見え、こげ臭い匂いがした。
 あわてて車の外へ出てみたら、数人が入口の方へ走ってきた。
 その時には煙が一面に充満し、息苦しくなり、トンネル内にいられなくなった。
 バックして出ようとしたが、うしろに何台もつづいており、車を動かすこともできず、車からそのまま逃げ出した」

 火災が起きてまもなく、消防車や化学消防車など約20台が出動しました。
 しかし、トンネル内には消火設備もないうえ、火の周りが早く、トンネルが煙突のようになったため、トンネル入口から放水するだけで、手のつけようがありませんでした。
 やっと火が消えたのは、11時間後の午後4時、崩れた壁をなおしてトンネルが開通したのは、2日後の3月8日朝でした。
 鈴鹿トンネルは幅6.5メートル、高さ4.5メートルのかまぼこ型のトンネルで、全長245メートル、道路トンネルとしてはもっとも古いものの一つで、大正15年にできました。
 一日の交通量は、約13,000台で、そのうち半分が大型トラックです。
 もし、この事故が昼間に起こり、トンネル内を乗客を大勢乗せたバスや乗用車が走っていたら、大惨事をひき起こしたに違いありません。
 しかし、どうしてこのような大事故が起きたのでしょうか。
 トンネル内の安全対策は、どのようになっているのでしょうか。

A 遅れている安全対策 top

 トンネルの中で火災が起きたとき、もっとも役に立つのは、排気装置です。
 ところが、いま国道には長さ100メートル以上のトンネルが800もあるのに、鈴鹿トンネルをはじめ、ほとんどその装置がありません。
 このように排気装置が遅れているのは、何故でしょうか。
 一つはこの装置をつけるには、一ヶ所に2〜3億円もかかるうえに、これまでトンネル内での火災事故が少なかったために、ついなおざりにされていたためです。
 いま一つは、数年前まではわが国の自動車の数はそれほど多くなく、トンネル内に排気装置をむりにつける必要がなかったためです。
 排気装置は火災を防ぐのに役立つぽかりでなく、道路トンネル内の汚れた空気を入替るのにも役立ちます。
 主な目的はむしろそのことにあります。
 自動車の排気ガス中の一酸化炭素は人体に害をあたえ、頭痛めまいを起こさせ、時には卒倒させることさえあります。
 また、排気ガス中の煤煙は、見通しを著しく悪くします。
 関門道路トンネルで、排気装置を実験的に停止してみたところ、約15分でトンネル内は濃い霧がかかったようになって、自動車は思うように走れなくなったといいます。

 排気装置とともに大切なのは、トンネル内の照明設備です。 照明のないトンネルを走るとき、自動車はヘッド・ライトをつけますが、対面交通の場合、向かい側からくる自動車のヘッド・ライトに目がくらみ、事故を起こすことがよくあります。
 照明は、道路トンネルに欠くことのできないものです。
 トンネル内の照明には、蛍光灯が一番よく、水銀灯は、輝きが大きすぎるために、適当でありません。
 蛍光灯のつけ方にもいろいろありますが、普通用いられているのは、蛍光灯を車道の肩の部分に連続的につける方法です。
 事故の起きた鈴鹿トンネルでも、1965(昭和40)年から照明設備の改善にのり出し、200個の蛍光灯を取付け、明るさでは一流のトンネルにしたばかりでした。
 しかし応急工事だったため、配線はむき出しのまま天井をはっていました。
 そのため、火はこの配線を伝って走ったといいます。


明るい道路トンネル(六甲山トンネル)

 また、鈴鹿トンネルは、距離が比較的短いため、トンネル内には電話や消火器など、連絡設備や安全装置が一つもありませんでした。
 そのため、事故が起きてもすぐ警察にしらせたり、うしろからくる自動車に注意をうながすことができませんでした。
 わが国の自動車の数は、毎年、急カーブで増えています。
 国道一号、二号線のような幹線には、24時間ひっきりなしに、自動車が走っています。
 鈴鹿トンネルのような事故が二度と起こらないように、一日も早く、道路トンネルの排気装置を完備することが望まれます。

B 排気装置のいろいろ top

 道路トンネルの排気装置は、どのような仕組になっているのでしょうか。
 装置にはいくつかの方式かおりますが、その主なものをあげてみましょう。
 図Bは上方向横流式で、送気および排気ダクトをそれぞれ車道の下と天井の裏に設け、送気ダクトから車道に新鮮な空気を送りこみ、汚れた空気は天井裏に排気する仕組になっています。
 この方式は、空気の入替が非常に効果的なので、水底トンネルのほとんどは、この方式の排気裝置をつけています。
 関門道路トンネルの排気装置も、この方式です。
 関門道路トンネルでは、トンネルから地上に向かって、垂直に50メートルの立坑を4本掘り、そこから空気の入替を行なうようになっています。
 空気の入替は、直径3メートルもある送風機22台が受持っています。
 しかしこの方式は、円型でしかも大きなトンネルでないと利用できません。
 工費も高くつきます。
 そこで図Cのように、送気ダクトだけを車道の下に設ける方式や、排気ダクトだけを天井裹に設ける方式が利用されることになります。
 これらの方式を上方向半横流式といい、車道がそれぞれ、排気と送気の役目をはたすわけです。
 この場合も、排気ダクト、送気ダクトに空気を送るのは、馬力の大きい送風機が用いられます。
 図Dは可逆半横縦流式とよばれ、トンネルの手前半分の天井裏には排気ダクト、残り半分には送気ダクトが設けられ、車道も途中までは送気の役目をはたし、そのあとは排気の役目をはたすようになっています。
 もしトンネル内で火災が起きたときは、送気ダクトを排気ダクトに切りかえることができるようになっています。
 しかし、この方式は、一方通行のトンネルでないと使えないのが欠点です。
 図Aの縦流式は、鉄道トンネルや炭坑などで広く用いられている方式です。
 蒸気機関車が少なくなった現在では、鉄道トンネル内での煤煙や一酸化炭素による事故は、ほとんどなくなりましたから、トンネル内に送気ダクトや、排気ダクトを設ける必要はありません。

道路トンネルの排気装置のしくみ

 しかし、この方式は、交通量が多く、しかも排気ガスの量の多い道路トンネルでは、余り役に立ちません。
 最後に、工事中のトンネル内の送気や排気は、どのように行なわれているのでしょうか。
 削岩機を動かす圧縮空気が、切り羽に、新鮮な空気を送りこむ役目もはたしていることについては、すでにお話ししました。
 掘り進むトンネルの距離が長くなるほど、切り羽の空気は汚れてきますから、送風管を天井にそってのばし、新鮮な空気を切り羽に送りこむようにします。
 もちろん送りこむだけではなく、汚れた空気は排気管で吸い取り、坑外に放出します。
 切り羽の空気が一番汚れるのは、発破をかけた直後です。


天井にそって走る送風管

 そこで普通、トンネル工事の現場では発破をかけた直後は15〜30分ぐらい、排気管で切り羽の汚れた空気を吸い取り、次に排気管を送風管に切換て、新鮮な空気を送りこむようにしています。
 この方法だと、一本の管が二つの役目をはたすので、非常に経済的です。

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