トンネルのお話 1
序章
モグラは地中にトンネルを掘り、自由自在に地面の下を移動します。
このトンネルというものは実に便利なもので、 地上であれば迂回するところを最短の距離を 目的地まで移動できる合理的な手段なのです。
人もモグラのように地中を掘り進めば障害物を排除しなくとも 目的地にたどり着き、様々な生活の便を図れるのではないか。 こういった発想から人はトンネルを掘るようになりました。
さてここで疑問が生まれます。 掘った土は何処に処理されるのか。モグラは食べてしまうのか？ 掘ったトンネルは何故崩れないのか。この2つの点です。
今回の「トンネルのお話」ではこのような疑問点に触れながら、 20年間トンネル工事の記録撮影に携わった経験から、 トンネル工事の様々な方法について一般の方にも理解できるように できるだけ分かり易くご紹介しようと思います。
※ 文中の挿絵写真は本文と直接関係はありません。また著者自身が関わった工事の写真ではありません。 ※ 本文に書籍・資料文献などからの引用は一切ありません。
その1-NATM工法
冬、北海道夕張の山中で国道トンネル工事の撮影をしました。
朝一番の発破を撮るために勇んで早起きし旅館の玄関を出た途端、 撮影スタッフ全員、あまりの寒さに一瞬戦意喪失しました。 マイナス25度。目を5秒閉じると凍って開かなくなります。
トンネルの先端を切羽（きりは）と言いますが、切羽は天国のように温かくて やっと生きた心地がしました。温度計を見ると零度でした。 発破の瓦礫は150ｍほど飛んでくるというので200ｍ離れて撮影。 カメラを回して、防護壁の陰に隠れます。 サイレンが鳴り終わり、静寂のあとババーンと爆発。 風圧と白煙の中、瓦礫がびゅんびゅん飛び、防護壁にゴンと当たりました。 150ｍなんていい加減な事を言うものです。
さて、この様な国道や鉄道など大口径のトンネルは一般に※NATM（ナトム）という工法で掘り進みます。
※New Austrian Tunneling Method モグラの掘り進んだ穴が崩れないのと同様に、トンネルは掘った直後は自然に自立して崩れないという性質があるのです。このことを発見して30年ほど前にオ－ストリアで開発された近代的なトンネル工法です。それ以前は穴を支柱で支さえたり、レンガや石を組み上げてトンネルを作り上げていました。 NATM工法では崩れる前に抗壁にモルタルを吹き付けロックボルトを打ち込みます。 地山（じやま）が持つ自立能力を利用した画期的な工法なのです。
その2-トンネルの種類
戦後間もない美空ひばりの曲に「東京キッド」というのがあります。
♪歌も楽しや 東京キッド
いきでおしゃれで ほがらかで
右のポッケにゃ 夢がある（中略） もぐりたくなりゃ マンホール♪
この歌詞にある※マンホ－ルというのは多分当時空き地にゴロゴロと並べてあった 土管のことを言っているのでしょう。正しくはマンホ－ルとは地下の土管への出入り口である立坑（たてこう）のことで道路に丸い鉄の蓋がしてあるものです。 そんなところにもぐったら落ちてケガをしてしまいます。
※事実当時のひとは土管をマンホ－ルと呼んでいた。土管に住む"マンホ－ル生活者"もいた。
一般の方がいかに地下工事について不案内であるかの一例です。 普段私達の目に触れない場所でコツコツと作業が行われているせいでしょう。
ではトンネルの種類にはどのようなものがあるのでしょうか。 大きい順に紹介します。
道路や鉄道の為の大きなトンネル。
電気やガス、通信などライフラインを通す中くらいのトンネル。
下水管などの小さなトンネル。
掘り方にはどのような種類があるのでしょうか。
大きく分けて地中を掘り進む方法と地面を掘り下げる方法（開削）があります。 先の土管等は地面を掘り下げて管を埋めて下水とするわけです。 地中を掘り進む方法にも発破工法や様々な機械で掘る工法があります。また2種類以上の掘り方を併用して工事する場合もあります。 要するに工事をするうえでの制約、あるいは土か岩か等、土質に応じた様々な工事の進め方があるということです。
その3-シ－ルド工法
初めてトンネル工事の撮影をしたのは昭和58年頃です。
20ｍほどの深さの立坑の螺旋階段を重いカメラ機材を持ちトンネルの入口（抗口）まで降りました。トロッコにカメラマンと2名で乗り込み、ププ－という発車音と共に坑内にガタンゴトンと入っていきます。トンネルといっても直径1.8ｍ程の下水道本管で首をすくめていないと天井にぶつかりそうです。
進む坑内はボルト締めされた鉄の輪が1ｍほどの間隔で連続して繋がっていました。
天井から時おりポタンポタンと水滴が垂れてきます。ワクワクする気持ちととんでもない所に来てしまったなあ—という気持ちが入り混じりました。10分程トロッコにゆられてトンネルの先端に到着。いざカメラを準備すると撮影機材の赤いランプが点滅しています。機材が結露して使えなくなってしまったのでした。この鉄の輪が1ｍほどの間隔で連続して繋がっているトンネルがシ－ルド工法の現場でした。
シ-ルド工法は18世紀に英国のブルネルという人が開発し、最初にテムズ川の下に地下鉄トンネルを掘るために使用されたそうです。シ－ルドの語意は（保護する）という意味で、簡単に言うと茶筒のような鉄の輪の中で安全に工事が出来るトンネル掘削の方法です。最初は茶筒の内側から人力で掘っていましたがやがて機械化されました。
シ-ルド機械の先端は回転するカッタ－で出来ています。このカッタ－で地山（じやま）を掘り進みます。1ｍほど掘り進むと茶筒の中で鋼鉄製やコンクリ－ト製のわっか（セグメント）を組上げます。このセグメントが連続して繋がることでトンネルが出来上がるわけです。シールドはこの組上げたセグメントを支えにしてジャッキで前進します。
シールド工事で大切な注意点があります。それは掘り進んだ土砂（ズリ）の量だけ前進するということです。当たり前のようですが、このバランスが崩れると大変なのです。例えば10掘って8しか前進しなければ地山とカッタ-の間に隙間が出来てしまい（地盤沈下）等という大変な事態を招いてしまいます。人に例えれば食べた分だけ歩いて運動しましょうと言うことでしょうか？
その4-TBM工法
TBM工法（Tunnel Boring Machine）は岩盤の中を掘り進む工法です。シ－ルド工法が土の中を掘り進むとすればTBMは強固な岩盤に穴を貫いてトンネルにするわけです。 外見はシールドと似ていますが、シールドが自ら組立てたトンネル（セグメント）にジャッキを当てて進むのに対してTBMはセグメントを組立てることなく直にトンネルの壁面にジャッキを当てて前進します。土にジャッキを当てても崩れてしまいますが、強固な岩盤だからジャッキを当てられるわけです。掘り進んだ後もそのままです。NATMのようにモルタルを吹き付ける必要もありません。強固な岩盤層を堀進むわけですからトンネルが崩れる心配はないのです。
このTBMは欧米で開発された工法です。日本では青函トンネルの工事にも初期に用いられています。ところが青函でのTBMは散々な目に会いました。水は出るは岩盤は崩れるはで結局中途で採用中止になりました。均一な岩盤質の欧米に比べて細長い島国で地質も地域により千差万別の日本列島ではTBMは通用しなかったのです。しかしこういった教訓から逆にあらゆる複雑な地盤に対応できるTBMが国内で次々と開発されるようになりました。
例えばシ－ルドとのあいのこのような土でも岩でも掘り進めるTBMです。こういった技術改良の歴史を経て日本は逆にTBMで世界最高峰の技術を極めるに至ったのです。
さて、私が初めてTBMを撮影したのは平成元年、長野県の山奥でした。工事は導水路工事。つまりダムの貯水量を安定させるために山向こうの川から水をバイパスして補給するトンネルの工事です。
この時、機械メ－カの担当者からとんでもない注文がありました。TBMのカッタ－が岩盤を掘り進む様子を撮影して欲しいというのです。物理的に無理な注文です。どうやって岩と機械の間に入って撮影できましょうか。考えたあげく機械発進直後にカッタ－が岩盤の中に食い込む瞬間をとらえる方法をとりました。
撮影班は腹ばいで機械の天井によじのぼり竿の先に小型カメラを取り付け必死の思いで岩盤を掘り進む様子をしっかりととらえたのでした。世界初のTBM岩盤掘削の様子はこうして克明に映像化されました。
