トンネル

概要

トンネルは、地下や海底、山を貫通する人工の構造物であり、通行するための空間が特徴です。一般的には、目的地へ至るまでの経路を短縮する役割があり、その形式は様々です。1970年のOECDトンネル会議では、トンネルを「特定の位置に設置された地下構造物であり、断面積が2平方メートル以上のもの」と規定しました。主な用途には、交通路、ライフライン、鉱物採掘、物資の貯留などがあります。

特徴

トンネルの利点として、特に山岳地帯において地形に関係なく、交通路の勾配や曲線を軽減し、高速走行を支援する点が挙げられます。強風や積雪の影響を回避でき、また視界が良好な場所に構築されるため景観破壊が少なく、森林破壊のリスクも低減します。海底トンネルでは大型船の通過を妨げないため、物流の効率化にも寄与しています。しかし、短所も存在し、土圧や水圧の影響で断面を急激に大きくすることが難しく、掘削費用が高額になる場合があります。また、掘削によって周囲の地下水脈に影響を及ぼし、地域の水不足を引き起こす可能性もあります。長大なトンネルは換気が難しく、空気の質に問題を生じさせることがあります。

歴史

トンネルは古代から人間によって造られ、紀元前2000年ごろにバビロンで歩行者用のトンネルが造られたのが最初とされています。古代ローマやギリシャでも多くのトンネルが建設され、現在でも機能しているものがあります。日本においては、1632年に始まった辰巳用水が最初のトンネルとされ、近代まで峠道が主流でした。

近代になり、鉄道技術が進化する中で、ヨーロッパでは鉄道用トンネルが増加し、掘削技術も向上しました。ダイナマイトの発明により、トンネル建設がより効率的になり、機械化が進みました。日本においては、1871年に完成した石屋川隧道が西洋式の最初のトンネルであり、1880年には逢坂山隧道が日本人技術者によるものでした。

工法と施工

トンネルの施工方法には、矢板工法やシールド工法、TBM工法などがあります。矢板工法は、掘削した壁面に支えを設けてコンクリートで固める方法で、1980年代まで用いられていました。シールド工法は、シールドマシンを使って掘削を行う手法で、特に都市部で利用されています。NATM（新オーストリアトンネル工法）は、掘削した部分を素早くコンクリートで固め、岩盤を保持する技術です。

トンネルの分類

トンネルの用途に応じて、道路トンネル、鉄道トンネル、水路トンネルなどがあります。場所による分類では、山岳トンネル、都市トンネル、海底トンネルに分けられます。特定の用途による構造の違いがあるため、それぞれに適した設計が求められます。

換気

トンネル内部の換気は非常に重要で、特に自動車トンネルでは排気ガスがこもりやすいため、自然換気と機械換気の2つの方式が用いられます。機械換気方式は、ジェットファンを用いて直接排気を行う方法が一般的です。トンネルの設計段階で適切な換気システムを組み込むことが、事故や環境問題の軽減につながります。

記録と安全対策

トンネルはその特殊な構造から、事故や災害時に害を受ける危険が増加します。日本の高速道路では、非常通報装置や非常電話が設置され、火災時の安全対策が講じられています。また、照明には主にナトリウムランプが使用され、視認性向上が図られています。トンネル自体に関わる事故も数多く報告されており、過去には死者を出した事故もありますので、常に安全対策の検討が必要です。

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