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講義No.10060

日本は世界有数の「トンネル大国」

道路用トンネルだけでも約1万本

 日本は国土の約73%を山地が占めるため、世界でも有数のトンネル大国です。同じような地形を持つイタリアやノルウェーでも数千本のトンネルがあると言われていますが、日本では公に記録された道路用トンネルだけでも約1万本に及びます。
 トンネルは人や車、鉄道はもちろん、水道水や電力などを最短距離で運ぶ役割を果たすインフラ構造物です。山を貫通するだけでなく、都市に地下鉄を走らせる、海底に通して陸と陸をつなぐなど、場所も条件もさまざまです。しかも、トンネル工事では、地中のすべての状態を完全に把握した上で進めることには限界があります。くまなく調査するには多くの費用がかかりますし、一日も早い開通を待ち望む人のためにも、費用と工期のバランスを考えた選択が求められます。

トンネルの形はどうやって決まる?

 地中深くにあるトンネルには絶えず土の大きな圧力がかかります。トンネルの断面が四角形の場合、辺の中央に力が加わると紙の空き箱のようにへこんでしまいますが、円形であれば力学的に安定します。水路などには円形のトンネルが使えますが、道路や鉄道には平らな床の部分が必要なので、半円に近い馬蹄(ばてい)形が多く使われます。
 トンネルを掘りながらコンクリートの構造で壁を造るシールド工法は、円形のトンネルを容易に掘ることができます。地上部分に影響なく掘り進めることができるので、都市部の地下鉄や、近年は道路などに使われます。

ますます深いところに造られる東京のトンネル

 ほかにもトンネルの掘り方には、機械やダイナマイトなどを使って横方向に掘り進める山岳工法、最初に地面を掘ってから埋め戻す開削工法があります。東京に初期に開通した地下鉄は多くが開削工法で造られたため、トンネルが四角い形をしています。近年は地下も密集してきたことから、新しく開通する地下鉄は地表から40メートル程度の深いところにシールド工法で造り、また、さらに深いところである大深度地下の利用も進んできています。

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この学問が向いているかも トンネル工学

東京都立大学(現・首都大学東京)※2020年4月校名変更
都市環境学部 都市基盤環境学科 教授
砂金 伸治 先生

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メッセージ

 社会の変化が激しさを増す中で、知識や情報は容易に入手できるようになりました。しかし、物事の本質を理解して自らの知見にしていくためには、時間も労力も要すると考えています。
 首都大学東京は教員と学生の距離が近く、身近に現場などの数多くの題材がある環境です。ぜひ、起きている現象を自分の目で見つめ、頭で考え、手を動かし、それによって得られたものを社会に還元することをめざしていく人になってください。そのために、学究的な取り組みを通じて応援していきます。本学で学んでみたいというあなたを待っています。

先生の学問へのきっかけ

 私は宮城県出身で、小学生の頃に1978年の宮城県沖地震を体験しました。この時、建築物が壊れるなどの被害を目の当たりにしたことが、社会インフラを考えるきっかけになりました。土木工学を専攻した大学では橋梁への地震の影響について研究し、卒業後に進んだ国立研究開発法人土木研究所ではトンネルの研究に関わることになりました。トンネルを形作る際は、すべての情報をあらかじめ把握できるとは限りません。トンネル工学は普遍的な原理を追究しながら、社会への実装を考えて、データや知見を有用な形にする使命があるのです。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

官公庁/高速道路会社/鉄道会社/建設会社/建設コンサルタント

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砂金 伸治 先生がいらっしゃる
東京都立大学(現・首都大学東京)※2020年4月校名変更に関心を持ったら

 東京都立大学(現首都大学東京)は「大都市における人間社会の理想像の追求」を使命とし、東京都が設置している公立の総合大学です。人文社会学部、法学部、経済経営学部、理学部、都市環境学部、システムデザイン学部、健康福祉学部の7学部23学科で広範な学問領域を網羅。学部、領域を越え自由に学ぶカリキュラムやインターンシップなどの特色あるプログラムや、各分野の高度な専門教育が、充実した環境の中で受けられます。

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