トンネル

ガリビエ峠（フランス）のトンネル
フォール・ド・ミュツィヒ（フランス）のトンネル
メキシコのグアナファトにある道路トンネルの装飾された入り口
デンマーク、コペンハーゲンのRigshospitaletとAmagerværket間の暖房パイプ用共同溝
台湾の台北地下鉄のトンネル
ウェールズにある全長421メートル（1,381フィート）のチャーク運河トンネルの南入口
インドのシムラにある勝利トンネルは、第二次世界大戦で連合軍の勝利宣言の後、1945年5月8日に開通した。
インドのヒマーチャル・プラデーシュ州のアタルトンネルが2020年10月4日に開通し、マナリとキーランを結び、ヒマラヤの高地にあるロータン峠を迂回する。

トンネルとは、地下または海底の通路です。周囲の土壌、土、岩石を掘削するか、水中に敷設されます。通常は両端に共通する2つの坑口を除いて完全に密閉されていますが、全長にわたって様々な箇所にアクセス口や換気口が設けられる場合もあります。パイプラインはトンネルとは大きく異なりますが[ 1 ] 、近年のトンネルでは従来のトンネル掘削工法ではなく、沈埋管工法が採用されています[ 2 ] 。

トンネルは、歩行者や車両の道路交通、鉄道交通、あるいは運河交通のために利用されます。高速輸送網の中心部分は通常、トンネル内にあります。一部のトンネルは、下水道や水路として利用され、飲料水や水力発電所への給水に利用されます。ユーティリティトンネルは、蒸気、冷水、電力、通信ケーブルを配線するだけでなく、建物同士を接続して人や機器の通行を容易にするためにも利用されます。[ 3 ]

秘密トンネルは軍事目的で建設されるか、民間人によって武器、禁制品、または人の密輸のために建設されます。[ 4 ]野生動物横断トンネルなどの特別なトンネルは、野生動物が安全に人工の障壁を越えられるように建設されます。[ 5 ]トンネルはトンネルネットワークで互いに接続することができます。

トンネルは比較的長くて狭い構造で、長さは直径の2倍をはるかに超えることが多いですが、トンネル間の横断通路など、同様の短い掘削工事を行うこともできます。トンネルの定義は、情報源によって大きく異なります。例えば、英国では、道路トンネルは「長さ150メートル（490フィート）以上で囲まれた地下高速道路構造物」と定義されています。[ 6 ]アメリカ合衆国では、NFPA（全米道路交通安全協会）によるトンネルの定義は「設計長が23メートル（75フィート）を超え、直径が1,800ミリメートル（5.9フィート）を超える地下構造物」です。[ 7 ]

語源

アフガニスタンのサラントンネル

「トンネル」という言葉は、中英語の 「網」を意味するtonnelleに由来し、これは古フランス語の「tonnel 」（「樽」を意味するtonneの縮小形）に由来する。地下通路を指す現代の意味は、16世紀に樽の中のような狭く閉じ込められた空間の比喩として発展した。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

歴史

最初のトンネル掘削は、洞窟を拡張しようとした先史時代の人々によって行われた可能性が高い。[ 2 ]

最初の人工トンネルは紀元前2200年頃、バビロンで建設されたと考えられています。これは、ベロス神殿と宮殿を結ぶために、開削工法で建設されました。[ 11 ]

人類が使用した最も古いトンネルのいくつかは、先史時代の哺乳類によって掘られた古代の巣穴でした。[ 12 ]

1913年の絵葉書に描かれた、ニューヨーク市地下鉄システムの一部であるジョラレモン・ストリート・トンネル

初期のトンネル掘削技術の多くは、鉱山技術と軍事工学から発展しました。「鉱山」（鉱物採掘または包囲攻撃）、「軍事工学」、そして「土木工学」という用語の語源は、これらの深い歴史的つながりを物語っています。

古代と中世初期

現代のトンネルの前身は、灌漑用水、飲料水、あるいは下水道用の水を輸送するための横坑でした。最初のカナートは紀元前2000年以前に遡ることが知られています。

両端から掘削された最古のトンネルはシロアムトンネルで、紀元前8世紀頃にユダ王によってエルサレムに建設されました。 [ 13 ]両端から掘削されたもう一つのトンネルは、おそらく2番目に知られているエウパリノストンネルで、ギリシャのサモス島カストロ山を通る全長1,036メートル（3,400フィート）のトンネル水道橋です。紀元前6世紀に水道橋として建設されました。

パキスタンでは、ラホールでムガル帝国時代のトンネルが復元された。[ 14 ] [ 15 ]

エチオピアでは、中世に手で掘られた シクルト歩行トンネルが山の尾根を横切っている。

ガザ地区では、トンネル網はユダヤ人の戦略家によって岩窟シェルターとして利用されており、これは西暦2世紀の バル・コクバの反乱におけるローマ支配に対するユダヤ人の抵抗との最初のつながりである。

地質調査と設計

大規模トンネル建設プロジェクトは、ボーリング孔からのサンプル採取やその他の地球物理学的手法を用いた地盤条件の包括的な調査から始めなければなりません。[ 16 ]十分な情報に基づいて掘削機械や地盤支持方法を選択することで、予期せぬ地盤条件に遭遇するリスクを軽減できます。ルート計画においては、地盤と水質条件を最適に活用できるよう、平面線形と縦断線形を選択できます。建設中に支持しやすい岩盤やその他の材料を掘削するため、通常よりも深い位置にトンネルを建設することが一般的です。

従来の机上調査や現地調査では、岩盤の塊状性、断層帯の正確な位置、軟弱地盤の立ち上がり時間といった要素を評価するための情報が不十分な場合があります。これは、大口径トンネルにおいて特に懸念される事項です。より多くの情報を得るために、主掘削工事に先立ち、パイロットトンネル（または「ドリフトトンネル」）を掘削することがあります。この小型トンネルは、予期せぬ状況が発生した場合でも壊滅的な崩落を起こす可能性が低く、最終トンネルに組み込んだり、予備通路や緊急避難通路として使用したりすることができます。あるいは、トンネル切羽の前進前に水平ボーリング孔を掘削する場合もあります。

その他の重要な地質工学的要因:

  • イギリス、ケント州チャタムのクレアモント・ウェイ・トンネル
    スタンドアップタイムとは、新たに掘削された空洞が追加の構造物なしで自立できる時間です。このパラメータを知ることで、技術者は支持が必要になる前に掘削をどの程度進めることができるかを判断することができ、ひいては建設の速度、効率、そしてコストに影響を与えます。一般的に、岩石や粘土の特定の構成ではスタンドアップタイムが最も長くなりますが、砂や細粒土ではスタンドアップタイムははるかに短くなります。[ 17 ]
  • 地下水管理はトンネル建設において非常に重要です。トンネルや立坑への漏水は掘削の持続時間を大幅に短縮し、掘削が不安定になり、崩落の危険につながります。地下水管理の最も一般的な方法は、地中に排水管を設置し、水を汲み出すことです。[ 18 ]非常に効果的ですが高価な技術として、掘削周辺の地中にパイプを挿入し、特殊な冷媒で冷却する地盤凍結があります。これにより、各パイプ周辺の地盤が凍結し、掘削空間全体が凍土で囲まれるまで、恒久的な構造物を建設するまで浸水を防ぎます。
  • トンネル断面の形状も、トンネルの自立時間を決定する上で非常に重要です。トンネル掘削の幅が高さよりも広い場合、トンネルの自立が困難になり、自立時間が短くなります。正方形や長方形の掘削では、角部に応力が集中するため、自立させることがより困難になります。 [ 19 ]

トンネルと橋の選択

アメリカ、ボルチモアのI-895号線を通るハーバートンネルは、橋の代わりに建設された水路横断トンネルの例です。

水路を横断する場合、トンネルは一般的に橋よりも建設コストがかかります。[ 20 ]しかし、航行と交通の両方の考慮事項により、航路と交差する高い橋や跳ね橋の使用が制限され、トンネルが必要になる場合があります。

橋は通常、トンネルよりも両岸に大きな敷地面積を必要とします。マンハッタンや香港の都市部など、不動産価格の高い地域では、この点がトンネルを優遇する大きな要因となります。ボストンのビッグディグ計画では、高架道路をトンネルシステムに置き換えることで、交通容量の増加、交通の遮断、土地の埋め立て、景観の再整備、そして都市とウォーターフロントの再統合を実現しました。[ 21 ]

1934年にリバプールでマージー川の下に敷かれたクイーンズウェイトンネルは、防衛上の理由から非常に高い橋ではなく選ばれた。戦時には航空機が橋を破壊し、道路交通に支障をきたすだけでなく、川の航行を遮断することが懸念された。[ 22 ]世界最大級の船舶が通行できる巨大な橋の維持費は、トンネルよりも高額であると考えられた。1971年にマージー川の下に敷かれたキングスウェイトンネルでも同様の結論に達した。バージニア州ハンプトン・ローズでは、戦略的な考慮から橋ではなくトンネルが選ばれた。橋が損傷した場合、米海軍艦艇がノーフォーク海軍基地を出港できなくなる可能性があるからである。

橋の代わりに建設された水路横断トンネルには、日本の青函トンネル、ニューヨーク市マンハッタンとニュージャージー州を結ぶホランドトンネルとリンカーントンネル、マンハッタンとロングアイランドのクイーンズ区を結ぶクイーンズ・ミッドタウントンネル、ミシガン州とオンタリオ州を結ぶデトロイト・ウィンザートンネル、バージニア州ノーフォークとポーツマスを結ぶエリザベス川トンネル、1934年に開通したマージー川道路クイーンズウェイトンネル、オランダのゼーラント州ウェスタンスヘルデトンネル、ペンシルバニア州ピッツバーグのノースショアコネクタートンネルなどがある。シドニーハーバートンネルは、象徴的な景観を損なうことなく、 第2の港湾横断トンネルを提供し、シドニーハーバーブリッジの交通渋滞を緩和するために建設された。

橋の代わりにトンネルを選択するその他の理由としては、建設中の潮汐、天候、船舶による問題を回避すること（51.5キロメートルまたは32.0マイルの英仏海峡トンネルの場合など）、美観上の理由（地上からの眺望、景観、景色を保存する）、および重量容量上の理由（十分に強固な橋を建設するよりもトンネルを建設する方が実現可能な場合がある）などが挙げられます。

デンマークとスウェーデンを結ぶ橋やバージニア州のチェサピーク湾橋梁トンネルなど、一部の水路は橋とトンネルが混在しています。

トンネルには特有の危険があり、特に車両火災による燃焼ガスで利用者が窒息する危険性があります。これは2001年にスイスのゴッタルド道路トンネルで発生した事故によく見られます。史上最悪の鉄道事故の一つであるバルヴァーノ列車事故は、1944年にイタリアのアルミトンネルで列車が失速したことが原因で、426人の乗客が死亡しました。設計者は、緊急換気システムや、主要通路と平行に独立した緊急避難トンネルを設置することで、これらのリスクを軽減しようと努めています。

プロジェクト計画とコスト見積もり

トンネルの建設には政府の資金が必要になることが多い。[ 23 ]トンネルの計画や建設の際には、経済と政治が意思決定プロセスに大きな要素となる。土木技術者は通常、主要な構造物の開発にプロジェクト管理手法を使用する。プロジェクトに必要な時間、労働力、資材の量を把握することは、プロジェクト計画の重要な部分である。プロジェクトの期間は、作業分解図とクリティカルパス法を使用して特定する必要がある。また、掘削や建設段階に必要な土地や、適切な機械を選択する必要がある。大規模なインフラプロジェクトには数百万ドル、数十億ドルの資金が必要であり、通常は債券の発行による長期資金調達が必要となる。

トンネルのようなインフラの費用と便益を明確にする必要があります。政治的な論争が発生する可能性があり、例えば2005年に米国下院がニューヨーク港の地下トンネル建設のための1億ドルの連邦補助金を承認したケースが挙げられます。しかし、ニューヨーク・ニュージャージー港湾局はこの法案を認識しておらず、そのようなプロジェクトへの補助金を申請していませんでした。[ 24 ]大規模プロジェクトの資金調達のために増税を行うことは、反対を招く可能性があります。[ 25 ]

工事

トンネルは、軟質粘土から硬質岩石まで、様々な種類の岩盤に掘削されます。トンネル建設工法は、地盤条件、地下水条件、トンネル掘削の長さと直径、トンネル深度、トンネル掘削を支えるロジスティクス、トンネルの最終用途、形状、適切なリスク管理といった要因によって異なります。

一般的に使用されているトンネル建設には、基本的に3つの種類があります。開削トンネルは、浅い溝にトンネルを建設し、その後覆土を行います。掘削トンネルは、地盤を削り取らずに現場でトンネルを建設します。最後に、水中にトンネルを沈設する沈埋トンネルがあります。

カットアンドカバー

パリメトロ4号線サン・ミッシェルの開削工事（1910年頃）

カットアンドカバー工法は、溝を掘削し、その上にトンネル上部に建設する物の荷重を支えるのに十分な強度を持つ上部支持システムで屋根を葺くという、浅いトンネルを建設するための簡単な方法です。[ 26 ]

開削トンネル工事には、2 つの基本的な形式があります。

  • ボトムアップ工法：必要に応じて地盤支持を行いながら溝を掘削し、その中にトンネルを建設します。トンネルは、現場打ちコンクリート、プレキャストコンクリート、プレキャストアーチ、波形鋼板アーチのいずれかで構築されます。初期にはレンガ積みが使用されていました。その後、溝を慎重に埋め戻し、地表を復元します。
  • トップダウン工法：側壁とキャッピングビームは、地上からスラリーウォーリング工法や連続ボーリング杭工法などの工法を用いて構築されます。プレキャスト梁または現場打ちコンクリートを壁上に設置することで、トンネル天井を建設するために必要な掘削量は浅いものとなります。その後、アクセス開口部を除く表面を復旧します。これにより、道路、設備、その他の地上構造物の早期復旧が可能になります。その後、トンネル天井の下で掘削を行い、基礎スラブを構築します。

浅いトンネルは開削式（水中の場合は沈埋式）で掘削されることが多く、深いトンネルはシールド掘進機を用いて掘削されることが多い。中層トンネルでは、どちらの工法も可能である。

ロンドンのカナリー・ワーフ駅など、地下鉄駅では大型の開削工法がよく使用されています。この建設形式は一般に2層構造で、切符売り場、駅プラットホーム、旅客用出入口および非常口、換気および防煙設備、駅員室、機器室などを経済的に配置できます。カナリー・ワーフ駅の内部は、掘削の規模の大きさから地下の大聖堂に例えられています。これは、駅や旅客用出入口に掘削トンネルが使用されていたロンドン地下鉄の多くの従来の駅とは対照的です。とはいえ、ロンドン地下鉄ネットワークの最初の部分であるメトロポリタン鉄道とディストリクト鉄道は、開削工法で建設されました。これらの路線は電気牽引以前のものであり、地表に近いことが避けられない煙や蒸気を換気するのに役立ちました。

開削工法の主な欠点は、建設中に地上レベルで広範囲にわたる混乱が生じることである。[ 27 ]この欠点と電気牽引の利用可能性により、ロンドン地下鉄は19世紀末に、より深いレベルでの掘削トンネルへの切り替えをもたらした。

手作業による掘削がボーリングマシンに置き換えられる以前、ヴィクトリア朝時代のトンネル掘削者は、粘土質土にトンネルを掘るための特殊な工法「クレイキック」を開発しました。クレイキック作業員は、作業面から45度の角度で板の上に横たわり、手でつるはしを使う代わりに、カップ状の先端を持つ工具を足で差し込み、手で工具を回転させて土を採取し、採取した土を廃液容器の上に置きます。クレイキック作業は、イギリスで開発された、強固な粘土質土構造にトンネルを掘るための特殊な工法です。この開削・覆工工法は、当時イギリスで古くから存在していた下水道システムの改修において、比較的土地への悪影響が少なく済みました。また、第一次世界大戦中には、イギリス陸軍工兵隊のトンネル工事部隊がドイツ軍の陣地下に地雷を敷設する際にも使用されました。これは、ほぼ無音であるため、盗聴探知の影響を受けにくいためです。[ 28 ]

ボーリングマシン

世界最長の鉄道トンネルであるゴッタルドベーストンネル（スイス）の掘削に使われるトンネル掘削機の切断端の前で作業員が小さく見える。

トンネル掘削機（TBM）と関連するバックアップシステムは、トンネル掘削プロセス全体を高度に自動化し、トンネル建設コストを削減するために使用されています。主に都市部で行われる特定の用途において、トンネル掘削は地上の鉄道や道路を敷設するよりも迅速で費用対効果の高い代替手段とみなされています。建物や土地の高額な強制収用や、場合によっては長期にわたる計画調査が不要になります。TBMの欠点は、通常その大型化に起因します。大型TBMをトンネル建設現場まで輸送することが困難であること、あるいは（あるいは）建設中のトンネル内でTBMを現場で組み立てるコストが高いことです。

TBMには多様な設計があり、硬い岩盤から軟らかい含水地盤まで、さまざまな条件で作動します。ベントナイトスラリー型や土圧バランス型などの一部のTBMは、先端に加圧室を備えており、地下水位より下の困難な条件でも使用できます。これにより、TBMカッターヘッドの前方の地盤が加圧され、水圧と均衡が保たれます。オペレーターは加圧室の後ろで通常の気圧下で作業しますが、カッターを交換または修理するために、時折その区画に入る必要があります。これには、局所的な地盤処理や、水のない位置でTBMを停止するなどの特別な予防措置が必要です。これらの困難にもかかわらず、TBMから少し離れた場所にエアロック/減圧室を備え、圧縮空気でトンネルを掘る従来の方法よりも、現在ではTBMが好まれています。従来の方法では、オペレーターは高圧下で作業し、シフトの最後に深海ダイバーのように減圧手順を実行する必要がありました。

2010年2月、アーケル・ヴィルト社はスイスのグラールス州リンタール南部に位置するリント・リンメルン発電所の拡張工事のため、TBMを納入した。掘削孔の直径は8.03メートル（26.3フィート）である。[ 29 ]スイスにある全長57キロメートル（35マイル）のゴッタルドベーストンネルの掘削に使用された4台のTBMの直径は約8.8～9.6メートル（29～31フィート）であった。オランダのHSL-Zuidの一部であるグリーンハートトンネル（オランダ語：Tunnel Groene Hart）を掘削するため、直径14.87メートル（48.8フィート）のより大きなTBMが製造された。[ 30 ]これは、スペインのマドリードM30環状道路や中国の上海の崇明トンネルに取って代わられた。これらの機械はすべて、少なくとも一部はヘレンクネヒト社によって製造された。2013年8月現在、世界最大のTBMは日立造船社が製造した直径17.5メートル（57.5フィート）の「ビッグバーサ」で、ワシントン州シアトルのアラスカン・ウェイ高架橋代替トンネルの掘削に使用された。[ 31 ]

シャフト

1886年のマージー鉄道トンネルの換気・排水システムを示すイラスト

トンネル掘削中には、仮設の立坑が必要となる場合があります。立坑は通常円形で、トンネル建設予定地まで真っ直ぐに下がっています。立坑は通常コンクリート壁で覆われており、通常は恒久的に建設されます。立坑が完成すると、TBMが底まで降ろされ、掘削が開始されます。プロジェクトが完了するまで、立坑はトンネルへの主要な出入口となります。トンネルが長くなる場合は、トンネルへの入口が未掘削エリアに近づくように、複数の場所に複数の立坑を掘削することがあります。[ 19 ]

建設工事が完了すると、建設用アクセスシャフトは換気シャフトとして使用されることが多く、緊急出口としても使用されることがあります。

吹付コンクリート工法

NATM（オーストリア新トンネル工法）は、逐次掘削工法（SEM） [ 32 ]とも呼ばれ、1960年代に開発されました。この工法の基本的な考え方は、周囲の岩盤の地質学的応力を利用してトンネルを安定化させることです。つまり、周囲の岩盤に測定された応力緩和と応力再配分を行うことで、支保工に最大荷重がかからないようにします。地質工学的測定に基づいて、最適な断面が計算されます。掘削部は、一般にショットクリートと呼ばれる吹付コンクリート層で保護されます。その他の支保工としては、鋼製アーチ、ロックボルト、メッシュなどがあります。吹付コンクリート技術の進歩により、コンクリート混合物に鋼繊維とポリプロピレン繊維が添加され、ライニング強度が向上しました。これにより、自然な耐荷重リングが形成され、岩盤の変形が最小限に抑えられます。[ 32 ]

ポート・ケンブラのイロウラ砲台共同溝。シドニー南部に数多くある掩蔽壕の一つ。

NATM工法は、トンネル工事中に岩盤の地盤力学的性質が予期せず変化した場合でも、特別なモニタリングによって柔軟に対応できます。測定された岩盤特性は、トンネル補強のための適切なツールの開発につながります。[ 32 ]

パイプジャッキング

推進工法では、油圧ジャッキを用いて、TBMまたはシールドの背後で専用に作られたパイプを地中に押し込みます。この工法は、道路や鉄道などの既存構造物の下にトンネルを建設する際によく用いられます。推進工法で建設されるトンネルは通常、直径が小さく、最大でも約3.2メートル（10フィート）です。

ボックスジャッキング

ボックスジャッキングはパイプジャッキングに似ていますが、ジャッキングチューブの代わりに箱型のトンネルを使用します。ジャッキングボックスはパイプジャッキよりもはるかに長いスパンを持つことができ、中には20メートル（66フィート）を超えるスパンを持つものもあります。通常、ジャッキングするボックスの前面にはカッティングヘッドが使用され、土砂の除去は通常、ボックス内から掘削機によって行われます。近年のジャッキアーチとジャッキデッキの開発により、より長く、より大きな構造物を高精度に設置することが可能になりました。

水中トンネル

ジョージア水族館のサメのトンネル

水中トンネルにはいくつかのアプローチがあり、最も一般的なのは掘削トンネルと沈埋トンネルで、ビョルビカトンネルやマルマライトンネルがその例です。沈埋浮体トンネルは検討中の新しいアプローチですが、現在までに建設された例はありません。

一時的な方法

トンネル建設中は、掘削土の撤去などのために仮線を設置することがしばしばあります。多くの場合、仮線は狭軌で複線化され、空列車と積載列車の同時運行が可能となります。仮線はトンネル完成後に本線に置き換えられるため、「パーウェイ」という名称が付けられています。

拡大

プラハの共同溝

トンネルを利用する車両や交通量がトンネルの規模を超え、交換または拡張が必要になる場合があります。

  • ミッタゴン近郊の元々単線だったギブトンネルは複線トンネルに置き換えられ、元のトンネルはキノコ栽培に使用されました。[ 33 ] [ 34 ]
  • 1832年に建設された、エッジ・ヒルからリバプールのライム・ストリートまで1.6キロメートル（1マイル）の複線トンネルは、エッジ・ヒルの50メートル（55ヤード）区間とライム・ストリート寄りの区間を除いてほぼ完全に撤去された。これらの区間は4線化が必要となったためである。トンネルは非常に深い4線路の切通しまで掘削され、切通し沿いには所々に短いトンネルが設けられていた。工事の進行中、列車の運行は中断されなかった。[ 35 ] [ 36 ]トンネルが切通しに置き換えられた例は他にもあり、例えばオーバーン・トンネルなどがある。
  • イギリスのファーンワーストンネルは、2015年にトンネル掘削機（TBM）を使用して拡張されました。[ 37 ]リンダストントンネルは、ISOコンテナを受け入れることができるように、借りたTBMを使用して拡張されました。
  • トンネルは床を下げることで拡張することもできる。[ 38 ]

オープンビルディングピット

オープンビルディングピットは、水平方向と垂直方向の境界で構成され、地下水や土壌の侵入を防ぎます。水平方向と垂直方向の境界には、いくつかの選択肢と組み合わせが考えられます。開削工法との最も重要な違いは、トンネル建設後、オープンビルディングピットが閉鎖され、屋根が設置されないことです。

その他の建設方法

掘削と発破工法で掘削されたトンネル

バリアントトンネルの種類

二層式多目的トンネル

サンフランシスコ・オークランド・ベイブリッジの一部であるイエルバブエナ島を通る上層交通車線

一部のトンネルは2層構造で、例えばサンフランシスコ・オークランド・ベイブリッジ（1936年完成）の2つの主要区間は、世界最大の直径を誇る掘削トンネルであるイエルバブエナ島を通る全長160メートル（540フィート）の2層構造トンネル区間で結ばれている。 [ 39 ]建設当時は、下層に鉄道とトラックの双方向の通路があり、上層に自動車が通行可能だったが、現在は各層とも一方通行の道路車両通行となっている。

トルコでは、 2016年に開通したボスポラス海峡の下にあるユーラシアトンネルの中心には、5.4km（3.4マイル）の2層構造の道路トンネルがあり、各層には2車線があります。[ 40 ]

さらに、2015年にトルコ政府はボスポラス海峡の下に3層トンネルを建設すると発表した。 [ 41 ]このトンネルは、全長6.5km（4.0マイル）にわたってイスタンブール地下鉄と2層高速道路の両方を通す予定である。

パリ西部にあるフランスのA86デュプレックストンネルは、2つの掘削トンネルチューブで構成されており、東側のトンネルチューブは軽自動車用の2層構造で、全長は10km（6.2マイル）です。各層の高さは2.54メートル（8.3フィート）ですが、このトンネルチューブ内では身長2メートル（6.6フィート）までの車両のみが通行可能で、オートバイはもう一方のトンネルへ誘導されます。各層は3車線道路として建設されましたが、実際に使用されているのは1層あたり2車線のみで、3車線目はトンネル内の路肩として利用されています。A86デュプレックストンネルは、ヨーロッパ最長の2層トンネルです。

中国・上海では、2002年から全長2.8km（1.7マイル）の2層トンネルの建設が進められている。復興路トンネルの各トンネルは、両層とも自動車専用となっている。高さ2.6m（8.5フィート）の2車線上層は乗用車とタクシーのみが通行可能で、高さ4.0m（13フィート）の1車線下層は乗用車に加え、トラックやバスなどの大型車両も通行可能である。[ 42 ]

オランダでは、マーストリヒト市の地下に全長2.3km（1.4マイル）、2階建て8車線の開削トンネルが2016年に開通しました。[ 43 ]各層には、2車線×2車線のフルハイトの高速道路が通行可能です。トンネルの下層2本は、アムステルダムを起点とするA2高速道路が市内を通り、上層2本は地域交通用のN2地方幹線道路が通行します。[ 44 ]

アラスカン・ウェイ高架橋代替トンネルは、シアトル・ダウンタウンの地下に建設される全長2.83キロメートル（1.76マイル）の2層式高速道路トンネルで、総工費は33億ドルです。2013年7月に着工し、当時世界最大の土圧式トンネル掘削機「バーサ」と直径17.5メートル（57.5フィート）のカッターヘッドが使用されました。幾度かの遅延を経て、トンネル掘削は2017年4月に完了し、2019年2月4日に開通しました。

ニューヨーク市のイーストリバーの下、マンハッタン区とクイーンズ区の間にある63丁目トンネルは、上層に地下鉄、下層にロングアイランド鉄道の通勤列車を通行させることが計画されていました。建設は1969年に開始され、 [ 45 ]トンネルの両側は1972年に掘削されました。 [ 46 ]上層はニューヨーク市地下鉄IND63丁目線（F線とM線）が通行していましたが、旅客サービスが開始されたのは1989年でした。 [ 47 ]下層は通勤鉄道用として計画されていましたが、イーストサイドアクセスプロジェクトの完成後、2022年後半に旅客サービスが開始されました。 [ 48 ]

英国では、1934年にリバプールとバーケンヘッド間のマージー川の下に建設されたクイーンズウェイトンネルは、当初、上部デッキを道路車両が走行し、下部デッキを路面電車が走行する予定でした。しかし、建設工事中は路面電車の運行は中止されました。下部セクションは現在、ケーブル、配管、および緊急時の避難場所としてのみ使用されています。

香港の獅子岩トンネルは1960年代半ばに建設され、新九龍と沙田を結んでいる。高速道路が通っているが、道路部分の下1.2～1.5メートル（4～5フィート）の5本の水道本管を含む通路を備え、水道橋としても機能している。 [ 49 ]

武漢の長江高速道路と鉄道トンネルは、 2018年に完成した長江の下にある全長2.59キロメートル（1.61マイル）の2つのトンネルからなる2層トンネルです。各トンネルの上部層には3車線の一般車両が通行し、下部層には武漢地下鉄7号線の1線が通行しています。 [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]

マウント・ベイカー・トンネルは3層構造です。下層はサウンド・トランジットのライトレールが通行します。中層は自動車交通、上層は自転車と歩行者用です。

トンネルの中には複数の目的を持つものもあります。マレーシアのスマートトンネルは、世界初の多目的「雨水管理・道路トンネル」で、クアラルンプールの交通と洪水の両方を流すために建設されました。必要に応じて、洪水はまず全長4.0km（2.5マイル）の二層道路トンネルの下にある別のバイパストンネルに迂回されます。この状況では、交通は通常通り継続されます。激しい長雨が降り、深刻な洪水の危険性が高い場合にのみ、上部のトンネル管は車両通行止めとなり、自動洪水制御ゲートが開かれ、両方のトンネルを水が迂回するようにします。[ 53 ]

屋根付き通路

ハンガリー、エステルゴムの19世紀のダークゲート

跨線橋は、道路、河川、あるいは鉄道をレンガや鋼鉄のアーチで覆い、その表面を土で平らにすることで建設されることがあります。鉄道用語では、地上の線路を建設または覆う工法は通常「覆道」と呼ばれます。

スノーシェッドは、雪崩から鉄道を守るために建設された人工トンネルの一種です。同様に、ニューサウスウェールズ州スタンウェルパークのイラワラ鉄道線にある「鉄トンネル」は、落石から線路を守っています。

地下道

1914年に建設された牛用の地下道。現在はヒストリック・コロンビア・リバー・ハイウェイとなっている。

地下道とは、高架道路の下を通る道路や鉄道などの通路のことです。厳密にはトンネルではありません。

ユーティリティトンネル

ユーティリティトンネルは、1つまたは複数のユーティリティを同じ空間に敷設することを目的として建設されるため、マルチユーティリティトンネル（MUT）とも呼ばれます。1つのトンネルに複数のユーティリティを併設することで、組織はユーティリティの建設と維持にかかる財務コストと環境コストを削減できます。 [ 54 ]これらのトンネルは、蒸気、冷水、電力、通信ケーブルの配線、建物間の接続など、様々なユーティリティに利用でき、人や機器の通行を容易にします。[ 3 ]

安全とセキュリティ

ポン・デ・ラルマ・トンネルの入り口。ダイアナ妃を乗せた車がフィアットに衝突し、その後壁に衝突した場所です。適切な遮断機がなかったことが、ダイアナ妃の死の一因となりました。

トンネルは密閉された空間であるため、火災は利用者に非常に深刻な影響を及ぼす可能性があります。主な危険はガスと煙の発生であり、一酸化炭素は低濃度であっても非常に有毒です。例えば、2001年のゴッタルドトンネル火災では、火災により11人が死亡し、犠牲者全員が煙とガスの吸入により死亡しました。1944年にイタリアで発生したバルヴァーノ列車事故では、機関車が長いトンネル内で停止し、 400人以上の乗客が死亡しました。主な死因は一酸化炭素中毒でした。1982年のカルデコットトンネル火災では、死者の大半は最初の衝突ではなく、有毒な煙が原因でした。同様に、1904年のパリ地下鉄列車火災では84人が死亡しました。

自動車トンネルでは通常、日常の運転中に有毒な排気ガスを除去するために換気シャフトと電動ファンが必要です。 [ 55 ]

鉄道トンネルでは通常、1時間あたりの換気回数は少なくて済みますが、それでも強制換気が必要になる場合があります。どちらのタイプのトンネルも、火災などの緊急時に換気量を増やすための設備を備えていることがよくあります。空気流量の増加によって燃焼速度が上昇するリスクはありますが、トンネル内に閉じ込められた人々や消防士に呼吸可能な空気を供給することが主な目的です。

高速列車がトンネルに進入する際に発生する空気圧力波[ 56 ]は、 トンネルの開口部で反射して符号を変えます（圧縮波面は希薄波面に、希薄波面は圧縮波面に変化します）。同じ符号の2つの波面が列車に衝突すると、急激かつ大きな空気圧[ 57 ]が発生し、乗客や乗務員に耳の不快感[ 58 ]を引き起こす可能性があります。高速列車がトンネルを出る際には、大きな「トンネルブーム」が発生する可能性があり、トンネル出口付近の住民に迷惑をかける可能性があります。特に、山岳地帯では音が反響しやすいため、騒音はさらに大きくなります。

平行して別のトンネルが利用できる場合は、通常、気密性はあるが施錠されていない緊急ドアが設置されており、閉じ込められた人が煙の充満したトンネルから平行トンネルへ脱出できるようになっている。[ 59 ]

マサチューセッツ州ボストンのビッグディグトンネルのような、より大規模で利用頻度の高いトンネルには、交​​通状況を監視・報告し、緊急事態に対応する専用の24時間有人運用センターが設置されている場合がある。[ 60 ]ビデオ監視装置がよく使用され、一部の高速道路の交通状況のリアルタイム映像がインターネットを通じて一般の人々が閲覧できる場合もある。

217 件の事例を用いた地下構造物の地震被害のデータベースでは、地下構造物の地震性能に関して次のような一般的な観察結果が得られます。

  • 地下構造物は地上構造物に比べて被害がかなり少なくなります。
  • 報告されている被害は、覆土深度が増すにつれて減少します。深いトンネルは浅いトンネルよりも安全で、地震の揺れに対する脆弱性が低いようです。
  • 土壌に建設された地下施設は、健全な岩盤に建設された開口部に比べて、より大きな損害を受けることが予想されます。
  • 覆工・グラウト充填トンネルは、岩盤内の覆工なしトンネルよりも安全です。トンネル周辺の地盤を安定させ、グラウト充填によって覆工と周辺地盤の接触を改善することで、揺れによる被害を軽減できます。
  • トンネルは対称荷重下でより安定し、地盤と覆工の相互作用が改善されます。周囲の軟弱地盤を安定化させることなく、より厚く剛性の高い覆工材を設置することで覆工を改良すると、覆工に過剰な地震力が作用する可能性があります。周期的に移動しない材料を用いた埋め戻しと岩盤安定化対策は、浅いトンネルの安全性と安定性を向上させる可能性があります。
  • 被害は、影響を受けた地震の規模と震源からの距離に基づく最大地盤加速度と速度に関連している可能性があります。
  • 地震の際の強震動の持続時間は、疲労破壊を引き起こし、大きな変形を引き起こす可能性があるため、非常に重要です。
  • 高周波の振動は、岩石やコンクリートの局所的な剥離を、弱点面に沿って説明する可能性があります。これらの周波数は距離とともに急速に減衰するため、主に原因断層から近い距離で発生すると考えられます。
  • 波長がトンネル直径の 1 倍から 4 倍の間である場合、地震動はトンネルに入射すると増幅される可能性があります。
  • 斜面の不安定性により、トンネル入口およびその付近の損傷が大きくなる可能性がある。[ 61 ]

地震は自然界における最も恐ろしい脅威の一つである。1994年、ロサンゼルスのサンフェルナンドバレーではマグニチュード6.7の地震が発生した。この地震により、地域全体の建物、高速道路の高架、道路網など様々な構造物が甚大な被害を受けた。国立環境情報センターは、被害総額を400億ドルと推計している。[ 62 ] TheSource – Transportation News and Viewsのスティーブ・ハイモン氏が発表した記事によると、ロサンゼルスの地下鉄システムに深刻な被害はなかった。ロサンゼルスの地下鉄システムを所有するメトロは、トンネルシステムの設計と考慮についての声明を技術スタッフを通じて発表した。技術者や建築家は、その地域を襲う地震の規模について広範囲にわたる分析を行う。これらすべてがトンネルの全体的な設計と柔軟性に反映される。

地震発生後も地下鉄の被害が限定的だったという同様の傾向は、他の多くの場所でも見られる。1985年、メキシコシティをマグニチュード8.1の地震が襲ったが、地下鉄システムには被害がなく、むしろ地下鉄は緊急要員や避難者のライフラインとして機能した。1995年には神戸をマグニチュード7.2の地震が襲ったが、トンネル自体には被害がなかった。トンネル入口は軽微な被害を受けたが、これは1965年の建設当初から不適切な耐震設計が原因とされた。2010年には、マグニチュード8.8という、規模としては極めて巨大な地震がチリを襲った。地下鉄入口駅は軽微な被害を受け、地下鉄はその日の終日運行停止となった。翌日の午後には、地下鉄は再び運行を開始した。[ 63 ]

例

歴史上

1791年にイギリスで開通したダドリー運河トンネルの南入口
トーマス・タルボット・ベリーによるリバプール・エッジ・ヒル・トンネル入口の水彩画
リバプールには、1832年に建設されたエッジヒルからライムストリートまでを結ぶトンネルの短い区間が残っています。このトンネルと、ライムストリートに近い元のトンネルの短い区間は、現在も使用されている世界最古の鉄道トンネルです。
リバプール・ライム・ストリート・アプローチ。元々あった複線トンネルは、深い切通しを作るために撤去されました。切通しを横切る道路橋の中には岩盤でできたものもあり、実質的には短いトンネルが連なっているように見えます。
リバプール・エッジヒル・トンネルの東側3つの入口は、手掘りの深い切通しに建設されています。線路のある左側のトンネルは、1846年に開通した短い第2クラウン・ストリート・トンネルで、現在も入換作業に使用されています。中央には、下草に部分的に隠れていますが、1829年に開通した全長2.03kmのワッピング・トンネル（使用されていません）があります。右側には、下草に隠れていますが、1829年に開通した最初の短いクラウン・ストリート・トンネル（使用されていません）があります。
1,659 フィート (506 メートル) のドナー パスサミット トンネル (#6) は、1868 年から 1993 年まで使用されていました。
19世紀後半にジェルマン・ソメイエによって発明され、アルプス山脈に最初の大規模なトンネルを掘るのに使用された空気圧式岩盤掘削機。
フランスで稼働中の小規模レンガトンネル

古代のトンネルと世界におけるトンネル工事の歴史は、様々な目的で建設された多くの構造物の例を含む様々な資料で概説されています。[ 64 ] [ 65 ]以下に、よく知られている古代および現代のトンネルをいくつか簡単に紹介します。

  • ペルシャのカナート（カーナート）またはカレーズは、高温・乾燥・半乾燥気候における人間の居住地や灌漑への安定した水供給のために用いられた水管理システムです。最も深いカナートとして知られるのはイランの都市ゴナバードにあり、2700年を経た今もなお、約4万人の人々に飲料水と農業用水を供給しています。主要な井戸の深さは360メートル（1,180フィート）以上、長さは45キロメートル（28マイル）です。[ 66 ]
  • シロアムトンネルは、包囲攻撃に耐えられるよう、安定した水供給を目的として紀元前 701 年以前に建設されました。
  • サモス島(北エーゲ海、ギリシャ) のエウパリニア水道橋は、紀元前 520 年に古代ギリシャの技術者メガラのエウパリノスが地元との契約に基づいて建設しました。エウパリノスは、カストロ山の両側からトンネルの建設を開始するように工事を組織しました。2 つのチームは同時に前進し、当時としては非常に困難であった非常に正確な作業で中央で合流しました。この水道橋は地下を走っていたため、防衛上極めて重要であり、敵が容易に発見してサモス島の古代首都ピタゴリオンへの給水を遮断することはできませんでした。トンネルの存在はヘロドトスによって記録されました (防波堤と港、そしてこの島の 3 番目の不思議でギリシャ世界最大と多くの人が考えるヘラの大神殿も同様です)。トンネルの正確な位置は、19 世紀になってドイツの考古学者によってようやく再現されました。トンネル本体の長さは 1,030 メートル (3,380 フィート) あり、訪問者は現在でも入ることができます。
  • トンネル形式の排水・下水道網として知られている最古のものの一つは、イランのペルセポリスで紀元前518年に建設された基礎工事と同時期に建設された。ほとんどの場所で、この網は山の健全な岩盤に掘削され、その後、大きな岩や石で覆われ、さらに土や瓦礫が積み上げられて地面が平らにならされた。調査と調査の過程で、宮殿の地下に延びる同様の岩盤トンネルの長い区間が、ヘルツフェルト、そして後にシュミットと彼らの考古学チームによって発見された。[ 67 ]
  • ローマ時代の重要な街道であるフラミニア街道は、ウェスパシアヌス帝が西暦76～77年に建設を命じたトンネルを通ってアペニン山脈のフルロ峠を貫通していました。現代の道路であるSS3フラミニア号は、このトンネルを今も利用しています。このトンネルの前身は紀元前3世紀にまで遡り、初期のトンネル（初期の道路トンネルの一つ）の痕跡も今も見ることができます。
  • 世界最古の水域を貫くトンネルは、トルコのボヤバトとドゥラガンの町の少し南、キジル川が支流のギョクルマクに合流するすぐ下流にあるキジル川の下にあるテレレク・カヤ・トンネルであると主張されている[ 68 ] 。トンネルは現在、数キロ下流のダムによって形成された湖の狭い部分の下にあります。2000年以上前に建設されたと推定され、近くの岩壁に王家の墓を建てたのと同じ文明によって建設されたと考えられており、防御目的があったと考えられています。
  • イングランドのテムズ川とセヴァーン川の運河沿いにあるサッパートン運河トンネルは、丘陵地帯を掘削して1789年に開通しました。全長3.5キロメートル（2.2マイル）で、石炭などの貨物を船で輸送することができました。トンネルの上部には、スウィンドンとグロスターを結ぶ「ゴールデンバレー」鉄道線が通るサッパートン・ロングトンネルが建設されました。
  • 1791年に開通したダドリー運河トンネルは、イギリスのダドリーにあるダドリー運河にあります。トンネルの長さは2.9キロメートル（1.83マイル）です。1962年に閉鎖され、1973年に再開通しました。一連のトンネルは1984年と1989年に延長されました。[ 69 ]
  • フリッチリートンネルは、1793年にダービーシャーのバターリー社が製鉄所へ石灰岩を輸送するために建設しました。バターリー社は独自の鉄道を設計、建設しました。世界恐慌の被害を受け、同社は219年後の2009年に閉鎖しました。このトンネルは、貨車が通った世界最古の鉄道トンネルです。重力と馬の牽引が利用されていました。1813年にバターリー社が設計、製造したスチームホース機関車を使用して鉄道は蒸気機関車に転換されましたが、その後馬に戻りました。蒸気機関車は、鉄道が狭軌に変更された1840年代から継続的にトンネルを使用していました。路線は1933年に廃止されました。第二次世界大戦中、トンネルは防空壕として使用されました。1977年に封鎖されましたが、2013年に再発見され、調査されました。トンネルは古代遺跡に指定されたため、建造物の保存のため再封鎖された。[ 70 ] [ 71 ]
  • 1794年に開通したバターリー運河トンネルは、イギリス、ダービーシャー州リプリーのクロムフォード運河に全長2,819メートル（1.8マイル）のトンネルです。このトンネルは、1793年に開通したフリッチリー鉄道トンネルと同時に建設されました。1900年にトンネルの一部が崩落し、クロムフォード運河を分断したため、それ以来使用されていません。ボランティア団体「クロムフォード運河友の会」は、クロムフォード運河とバターリートンネルの完全復旧に取り組んでいます。[ 72 ]
  • ダービーシャー州チャペル・アン・ル・フリスにある1796年のストッダート・トンネルは、世界最古の鉄道トンネルと言われています。当初、貨車は馬に牽引されていました。
  • マサチューセッツ州セーラムのダービー・トンネルは、トーマス・ジェファーソン大統領による新たな関税の影響を受けていた輸入品を密輸するために1801年に建設されました。ジェファーソンは各港の税関による関税徴収を地元の民兵に協力させるよう命じていましたが、エリアス・ダービー率いる密輸業者たちはセーラムの民兵を雇い、トンネルを掘って盗品を隠しました。
  • ペニダレンからアバーカノンまで、世界初の蒸気機関車のためにトンネルが建設されました。ペニダレン機関車はリチャード・トレビシックによって建造されました。この機関車は1804年にペニダレンからアバーカノンまでの歴史的な旅を実現しました。このトンネルの一部は、ウェールズのマーサー・ティドフィル、ペントレバッハで今でも見ることができます。これは、レール上を自走する蒸気機関車専用の鉄道トンネルとしては、おそらく世界最古のトンネルです。
  • テネシー州にあるモンゴメリーベル トンネルは、水車に動力を供給するための全長 88 メートル (289 フィート)、高さ 4.50 メートル (14.8 フィート × 8.0 フィート) の転水トンネルで、1819 年に奴隷労働によって建設された、北米初の本格的なトンネルです。
  • イングランド、リバプール近郊、レインヒルのボーンズ・トンネル。長さは32.1メートル（105フィート）。1820年代後半に建設されたが、正確な日付は不明であるが、おそらく1828年か1829年と思われる。これは、鉄道の下に建設された世界初のトンネルである。リバプール・マンチェスター鉄道の建設は、サットン炭鉱からリバプール・ウォリントン有料道路まで走っていた馬車式の路面電車の上を行われた。路面電車のために、鉄道の下にトンネルが掘られた。鉄道建設中にトンネルは運用開始となり、リバプール・マンチェスター線のリバプール・トンネルより先に開通した。1844年に路面電車が撤去された際に、このトンネルは不要になった。[ 73 ]
  • クラウン・ストリート駅、リバプール、イングランド、1829年。ジョージ・スチーブンソンによって建設された、エッジ・ヒルからクラウン・ストリートまで266メートル（873フィート）の単線鉄道トンネルが、世界初の都市間旅客鉄道終着駅として建設されました。駅はリバプール市街地から遠すぎるため1836年に廃止され、跡地は貨物用に転用されました。1972年に閉鎖され、トンネルは使われていませんが、道路の下に敷かれた旅客鉄道トンネルとしては世界最古のものです。[ 74 ] [ 75 ]
  • イングランドのリバプールにある1829年のワッピングトンネルは、全長2.03kmの複線鉄道トンネルで、大都市の下に掘られた最初の鉄道トンネルでした。トンネルは、市東部のエッジヒルからリバプール港南端のワッピングドックまで続いています。このトンネルは、パークレーン貨物ターミナルに到着する貨物専用でした。現在は1972年以来使われていませんが、このトンネルはマージーレール地下鉄ネットワークの一部となる予定でしたが、開始されたものの費用のために中止されました。トンネルは非常に良い状態で、マージーレールによる再利用がまだ検討されており、リバプール大学のためにトンネルに地下鉄駅が掘られるかもしれません。川の入口は新しいキングスドックリバプールアリーナの向かいにあり、サービス駅には理想的な場所です。再利用されれば、トンネルは世界で最も古い使用されている地下鉄トンネルとなり、地下鉄システムでも最古の区間となります。[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]
  • 1832年、リバプールのライムストリート駅トンネル。市東部のエッジヒルからリバプール市中心部のライムストリートまで、全長1.811km（1.125マイル）の複線鉄道トンネルが地下に掘られた。このトンネルは1832年から使用され、新設のライムストリート駅の建設中に建設資材を輸送するために使用された。駅とトンネルは1836年に開業した。1880年代に、トンネルは深い切通しとなり、大気に露出した幅4線になった。大規模トンネルが撤去されたのはこれが唯一の事例である。元のトンネルの短い区間が2つ、エッジヒル駅とライムストリート方面に今も残っており、この2つのトンネルは、現在も使用されている世界最古の鉄道トンネル、そして道路の下で使用されている世界最古のトンネルという名誉を与えている。[ 78 ]時間の経過とともに、建物が建てられた部分のために、深い切通しの525メートル（0.326マイル）のセクションが再びトンネルに改造されました。
  • 1841年に開通したイギリスのボックストンネルは、建設当時世界最長の鉄道トンネルでした。手掘りで掘られ、全長は2.9キロメートル（1.8マイル）です。
  • イギリスのダーリントン近郊のシルドンにある、1842 年に建設された全長 1.1 km (0.68 マイル) のプリンス オブ ウェールズ トンネルは、現在も居住地内で使用されている世界最古のかなり大きなトンネルです。
  • 1842年に開通したニューカッスル・ヴィクトリア・トンネルは、全長3.9キロメートル（2.4マイル）の地下馬車道で、最大深度は26メートル（85フィート）、入口から出口までの落差は222フィート（68メートル）です。このトンネルはイングランドのニューカッスル・アポン・タインの地下を走り、当初はタイン川に出口がありました。現在もほぼ無傷のまま残っています。元々はスピタル・タングスからタイン川へ石炭を運ぶために設計されたもので、第二次世界大戦中にはトンネルの一部が避難所として使用されました。現在は、アウスバーン・トラストという慈善財団の管理の下、遺跡ツアーに利用されています。
  • マーク・イザムバード・ブルネルとその息子イザムバード・キングダム・ブルネルによって建設されたテムズトンネルは、1843年に開通した。テレレクトンネルに次ぐ水域を横断する最初のトンネルであり、シールド工法を用いて建設された最初のトンネルでもあった。当初は歩行者用トンネルとして使用され、1869年に鉄道トンネルに改造され、2007年までロンドン地下鉄イースト・ロンドン線の一部であった。路線網の中では最古の区間であったが、専用に建設された鉄道区間としては最古ではなかった。2010年からはロンドン・オーバーグラウンド・ネットワークの一部となった。
  • イギリスのリバプールにある全長3.34kmのヴィクトリア・トンネル/ウォータールー・トンネルは、1848年に大都市の開口部の下に掘削された。このトンネルは当初、ウォータールー貨物ターミナルへの鉄道貨物輸送のみに使用され、後にリバプール定期船ターミナルへの貨物と旅客の輸送にも使用された。トンネルの経路は、市東部のエッジ・ヒルからウォータールー・ドックの北端にあるリバプール・ドックまでである。トンネルは2つのトンネルに分かれており、2つのトンネルは短い露天掘りで繋がっている。この露天掘りは、エッジ・ヒルから来たケーブルで牽引された列車が繋がれたり繋がれたりする場所である。2つのトンネルは実質的に同じ中心線上にある1つのトンネルであり、1つとして扱われている。しかし、当初は長さ2,375メートル（1.476マイル）のヴィクトリア区間はケーブル牽引、より短い862メートル（943ヤード）のウォータールー区間は機関車牽引であったため、2つの別々の名前が付けられ、短い方のセクションはウォータールートンネルと名付けられました。 1895年に2つのトンネルは機関車牽引に改造されました。 1972年まで使用されたこのトンネルは、現在でも良好な状態です。 エッジヒルにあるヴィクトリアトンネルの短い区間は現在も列車の入換に使用されています。 このトンネルは、マージーレールネットワークで再利用することが検討されています。 トンネルに駅を掘ることが検討されており、また、リバプールのセントラルドックのリバプールウォーターズ再開発計画からのモノレールシステムによる再利用も提案されています。[ 79 ] [ 80 ]
  • ゼンメリング鉄道の山頂トンネルは、アルプス山脈初のトンネルであり、1848年に開通した全長1.431キロメートル（0.889マイル）でした。このトンネルは、オーストリア＝ハンガリー帝国の首都ウィーンとその港湾都市トリエステを結ぶ鉄道交通を担っていました。
  • アッペンニーニ山脈を貫くジョーヴィ鉄道トンネルは1854年に開通し、サルデーニャ王国の首都トリノとその港町ジェノヴァを結んだ。トンネルの長さは3.25 km（2.02マイル）であった。
  • ロンドン地下鉄の最も古い地下区間は、1860年代に開通工法で建設され、1863年1月に開業しました。現在のメトロポリタン線、ハマースミス＆シティ線、サークル線は、地下鉄システムの成功を証明した最初の路線でした。
  • 1868年6月18日、カリフォルニア州シエラネバダ山脈のドナー峠にセントラル・パシフィック鉄道が建設した全長506メートル（1,659フィート）のサミット・トンネル（トンネル番号6）が開通し、シエラネバダ山脈を越える旅客および貨物の大量商業輸送が初めて開始されました。このトンネルは1993年まで日常的に使用されていましたが、サザン・パシフィック鉄道がこれを閉鎖し、すべての鉄道輸送を1925年に1マイル南に建設された全長3,146メートル（10,322フィート）のトンネル番号41（別名「ビッグホール」）に移行しました。
  • 1870年、14年の歳月をかけてフランスとイタリアを結ぶフレジュス鉄道トンネルが完成しました。全長13.7km（8.5マイル）で、アルプス地方で2番目に古いトンネルとなりました。当時、世界最長のトンネルでした。
  • 3 番目のアルプストンネルであるゴッタルド鉄道トンネルは、スイス北部と南部を結び、1882 年に開通し、長さ 15 km (9.3 マイル) の世界最長の鉄道トンネルでした。
  • 1882 年に開通したコル・ド・タンド道路トンネルは、全長 3.182 km (1.977 マイル) で、フランスとイタリアを結ぶ峠の下にある最初の長い道路トンネルの 1 つでした。
  • マージー鉄道トンネルは1886年に開通し、リバプールからバーケンヘッドまでマージー川の下を走っていました。マージー鉄道は世界初の深層地下鉄道でした。1892年までに、バーケンヘッド・パーク駅からリバプール・セントラル・ローレベル駅までの陸上延長により、トンネルの長さは5.02km（3.12マイル）になりました。川下の区間は1.21km（0.75マイル）で、1886年1月時点で世界最長の海底トンネルでした。[ 81 ] [ 82 ]
  • セヴァーントンネルは1886年後半に開通し、全長は7.008km（4.355マイル）でしたが、実際にセヴァーン川の下にあるのはわずか3.62km（2.25マイル）でした。このトンネルは、マージー鉄道トンネルにおける水中トンネル最長記録を塗り替えましたが、この記録は1年足らずで破られました。
  • ジェームズ・グレートヘッドは、1890 年に開通したテムズ川の下のシティ & サウス ロンドン鉄道トンネルの建設にあたり、水中トンネル建設の 3 つの重要な要素を融合しました。
    1. シールド工法による掘削。
    2. 恒久的な鋳鉄製トンネルライニング。
    3. 圧縮空気環境下での施工により、軟弱地盤からトンネルの坑口への水の流入を抑制します。[ 83 ]
  • 1890年から1939年にかけて建設されたロンドン地下鉄ノーザン線のモーデンからバンクを経由してイースト・フィンチリーまでの区間は、長さ27.8km（17.3マイル）で世界最長の鉄道トンネルであった。
  • セントクレアトンネルも1890年後半に開通し、グレートヘッドトンネルの各部分をより大規模に結びました。[ 83 ]
  • 1906年、スイスとイタリアを結ぶアルプスで4番目のトンネル、シンプロントンネルが開通しました。全長19.8km（12.3マイル）のこのトンネルは、1982年まで世界最長のトンネルでした。また、最大岩盤オーバーレイ厚が約2,150m（7,050フィート）に達し、世界最深のトンネルでもありました。
  • 1927年に開通したホランドトンネルは、自動車用に設計された最初の海底トンネルでした。建設には斬新な換気システムが必要でした。
  • 1945年、デラウェア水道トンネルが完成し、ニューヨーク市に水を供給するようになりました。全長137キロメートル（85マイル）の世界最長トンネルです。
  • 1988年、津軽海峡の下に全長53,850km（33,461マイル）の青函トンネルが完成し、本州と北海道を結びました。当時、世界最長の鉄道トンネルでした。
  • ライファストは世界最長の海底道路トンネルで、全長は14.3km（8.9マイル）です。[ 84 ]このトンネルは2020年に開通しました。

最長

ゴッタルドベーストンネルは、主要な山脈を貫く最初の平坦なルートです。

注目すべき

米国ボストンのビッグディグ道路車両トンネル
2010年に完成したイギリスのジェラーズ・クロス・トンネル。2005年3月に駅の方向を西に見たところ、小さな部分が崩落する3か月前の建設範囲がわかる。
2009年、米国ペンシルベニア州の廃トンネル、サイドリングヒルトンネルの東口。

鉱業

台湾の新北市にあるかつての石炭採掘に使われていたトンネル

トンネルを用いた採掘はドリフトマイニングと呼ばれます。ドリフトマイニングは、通常の採掘と同様に、石炭、鉱石、鉄などの鉱物を見つけることができます。

地下採掘は、地中に埋まっている鉱床に到達するために地中にトンネルや縦坑を掘ることです。

軍事利用

ミッテルヴェルクトンネルやシャイアン・マウンテン・コンプレックストンネルのように、輸送目的ではなく要塞として利用されるトンネルもあります。掘削技術、地下バンカーやその他の居住可能な区域の建設は、武力紛争における軍事利用、あるいは攻撃の脅威に対する民間人の対応と関連付けられることがよくあります。トンネルのもう一つの用途は、化学兵器の保管でした[ 89 ] [ 90 ] [1]。

秘密のトンネル

地下鉄道で逃亡奴隷が眠る区画のドア

秘密トンネルは、クチトンネルや、ガザ地区とエジプトを結ぶ密輸トンネルなど、特定の地域への出入り口やそこからの脱出を可能にしてきました。逃亡奴隷の輸送に使われた地下鉄道網は、主に秘密性という意味で「地下」でしたが、隠されたトンネルが時折使用されました。また、冷戦時代、ベルリンの壁の下など、他の地域でも、秘密トンネルは難民の密輸やスパイ活動に利用されました。

密輸業者は、違法薬物や武器などの禁制品を輸送または保管するために秘密のトンネルを使用します。メキシコと米国の国境を越えて薬物を密輸するために建設された、精巧に設計された300メートル（1,000フィート）のトンネルは、完成までに最大9か月、最大100万ドルの費用がかかると推定されています。[ 91 ]これらのトンネルのいくつかには、照明、換気、電話、排水ポンプ、水力エレベーターが備えられており、少なくとも1つの例では、電化された鉄道輸送システムがありました。[ 91 ]秘密トンネルは、泥棒が営業時間外に銀行の金庫室や小売店に侵入するためにも使用されています。[ 92 ] [ 93 ]国境警備隊は、主にテロリストがインド領のジャンムー・カシミールにアクセスできるようにするためのトンネルをいくつか発見しました。[ 94 ] [ 95

メトロ2は、モスクワ首都圏における秘密の深層地下地下鉄システムです。ソビエト指導部に、戦時中の安全な避難経路、通信拠点、そして国家司令部専用のバンカーを含む司令所を提供するために設計されました。

エルドストールトンネルの実際の用途は不明ですが、再生の儀式に関連しているという説があります。

自然のトンネル

韓国の自然のトンネルからの眺め
  • 溶岩洞は、火山噴火の際に溶岩が流れて冷えることで形成された、空になった溶岩の通路です。
  • ナチュラル トンネル州立公園(米国バージニア州) には、260 メートル (850 フィート) の天然トンネルがあり、実際には石灰岩の洞窟で、1890 年以来鉄道トンネルとして使用されています。
  • インド、ケーララ州プナルジャニ・グハ。ヒンズー教徒は、ヒンズー教の神が作ったとされるこのトンネルを端から端まで這って通ることで、すべての罪が洗い流され、再生できると信じています。トンネルを這って通れるのは男性のみです。
  • ノルウェーの島、トルガッテン島は帽子のようなシルエットをしており、その中央に光が差し込む天然のトンネルがある。長さ160メートル、高さ35メートル、幅20メートルのこのトンネルは、ソムナ島のトロルの王ヘストマネンが美しいレカモヤ島を救おうとした時の帽子に似ており、怒ったトロルのヘストマネンが矢を放って作った穴だと言われている。このトンネルは実際には氷でできたものだと考えられている。毎年2回、数分間の期間だけ太陽の光がトンネルから差し込む。[ 96 ]

重大事故

参照

参考文献

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参考文献

ウィキソースには、1879 年のアメリカ百科事典の記事 「トンネル」のテキストがあります。
ウィキメディア コモンズには、トンネルに関連するメディアがあります。
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