どのようにしてトンネルをつくっているのか

 札幌、仙台、さいたま、東京、横浜、名古屋、京都、大阪、神戸、広島、福岡の各都市とその周辺都市とにネットワークをもつ地下鉄は大半の区間がトンネルで、沿線の景色を楽しめない。だから乗っていても退屈で、乗ったらとにかく早く目的地に着いてほしいと考える――。多くの人々にとって地下鉄とはこのような乗り物ではないだろうか。ところが、地下鉄は鉄道好きの人には人気が高い。トンネルが謎めいていて、たくさんの秘密が隠されているように見えるからであろうか。そんな地下鉄にまつわるアレコレをご紹介する。

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 筆者はNHKラジオ第1の「子ども科学電話相談」(https://www4.nhk.or.jp/kodomoq/)で子どもたちから寄せられた鉄道に関する質問の回答者を務めている。質問でやはり多いのが地下鉄に関するもので、特に大都市の地下にどのようにしてトンネルをつくっているのかという疑問をたくさんの子どもたちが抱いていた。

「地下に潜って前に向かって掘り進んでいるのではないですか」。トンネルのつくり方についてこのように考える人も多いであろう。

 この答えは半分は正しい。輪切りにしたバナナを大きくしたようなシールドマシンという機械が回転しながら前に進み、地中を掘るケースが多いからだ。いま「輪切りのバナナ」「回転」というキーワードが現れたとおり、トンネルの特徴として断面が円形という特徴が挙げられる。比較的新しい地下鉄によく見られ、駅と駅との間では一般的なつくり方となった。シールドマシンを用いるのでシールド工法と呼ばれる。

 残り半分のつくり方とは、地面から大きな穴を掘った後にトンネルを築き、最後に埋め戻すという方法で、開削(かいさく)工法という。土を掘る量をできる限り減らすため、トンネルの断面は電車の車体の断面に近い箱形となっているのが特徴で、シールド工法のトンネルとは容易に区別が付く。

トンネルの真上となる地上には何があるか

 日本初の地下鉄として1927(昭和2)年12月30日に開業したいまの東京メトロ銀座線の浅草-上野間のトンネルもほとんどが開削工法で築かれた。いまでもごく浅い地下にトンネルを通すとか、広大な敷地をもつ駅を地下につくる際には開削工法が採用される。

 さて、トンネルの真上となる地上には何があるかおわかりだろうか。「街中を走っているのだから、都会にあるさまざまなものに決まっているでしょう」というご意見はもっともだ。実を言うと、トンネル真上の地上にあるもので最も多いのは道路である。

 なぜかというと、地下鉄の建設費を少しでも抑えようと考えられたからだ。地下に線路を敷くためには、買収するか、地主から借りるなど地上の鉄道と同じように用地を確保しなくてはならない。用地に関する悩みは、JR東海が現在品川駅と名古屋駅との間に建設中のリニア中央新幹線のように、地下40m以下か地上の建物の基礎から10m以上下の大深度地下に地下鉄を敷けば解決する。たとえば都営地下鉄大江戸線は飯田橋駅と春日駅との間の1.0kmの区間で地下49mの地点を通っているが、これは例外と言ってよい。駅と駅との間はともかく、駅があまりに地下深くにあると利用しづらいからだ。

 こうした悩みもトンネルを道路の下につくればおおむね解決してしまう。そもそも地下鉄は都市計画の一環として整備されているのだから当然で、道路の所有者である国や自治体から道路占用許可を得るだけで済むからだ。さすがに民間人にはそのような理屈を押し付けられないから、トンネルは極力道路の下につくられた。

出現する急カーブの意味

 トンネルの真上が道路という原則をどれだけ地下鉄が忠実に守っているかが理解できる場所として挙げられるのは、ところどころで出現する急カーブである。急カーブの多い地下鉄として筆者が全国一と考えているのは東京メトロの日比谷線だ。北千住駅と中目黒駅との間の20.3kmを結ぶ日比谷線には半径200m未満と、地上のJR線や大手私鉄の線路ではなかなか見ることのできない急カーブが18回も出現する。もちろん、これらの急カーブは地上の道路に忠実に添って進むためだ。

 加えて日比谷線では設定されたルートの関係で交差点を右折または左折する場所も多い。交差点の下をほぼ直角に曲がる区間は人形町-茅場町間、築地-東銀座間、日比谷-霞ケ関間、神谷町-六本木間、六本木-広尾間、広尾-恵比寿間にそれぞれ1カ所ずつ、計6カ所ある。カーブがあまりにきつくなりすぎるため、道路から全く離れずにトンネルをつくることはさすがにできない。やむなく6カ所とも、民家やビル、公園の真下を通っていく。

 もう一つ、地下鉄のトンネルが何としても道路から離れまいと必死に訴えかけているかのような場所がある。それは、2本の線路が上下に二段に並べられた場所だ。東京メトロでは東西線の神楽坂駅、千代田線の西日暮里駅から根津駅までの間、有楽町線の麹町駅や銀座一丁目駅、都営地下鉄三田線の三田駅、横浜市営地下鉄ではブルーラインの関内駅、神戸市営地下鉄西神・山手(せいしん・やまて)線の三宮駅などが挙げられる。

 いま挙げた場所では地上の道路の幅が狭いために2本の線路を横に並べる事ができない。無理に並べると、道路に隣り合う用地を買収するなり、借りる必要が生じる。建設費を比べると、2本の線路を上下に置くほうが横に並べるよりもはるかに高いという。それでも用地を確保する費用と比較すれば安上がりだし、手間も少ない。

平坦区間が姿を消したワケ

 地下鉄のトンネルの大きな特徴として言えるのは、ほぼ確実に上り坂か下り坂となっていて、平坦な区間はまず存在しないという点だ。先ほど急カーブの多い地下鉄として取り上げた東京メトロ日比谷線でも、地下を走っている南千住駅と中目黒駅との間には平坦な区間は1カ所もない。

 その理由は、下り坂から上り坂へと切り替わる谷間の場所に置かれたポンプ室という設備からうかがえる。ポンプが汲み上げているのはトンネルからわき出した地下水だ。地下水を流すにはトンネルが平らでは都合が悪い。したがって、傾斜を設けておくこととし、地下鉄から平坦区間は姿を消したのだ。

 最後に地下鉄ならではのよく知られた疑問を紹介しよう。1970年代の終わりごろ、漫才師の春日三球・照代による「地下鉄の電車は一体どうやって入れたんでしょうねえ」というフレーズが一躍有名になった。筆者の記憶では、2人の漫才は「地下鉄の電車はトンネルをつくるまえに埋めておく」とか「駅の階段から入れる」という具合に進んでいったと思う。各地の地下鉄の事業者には「あの話は本当か」という問い合わせが相次ぎ、否定に躍起になったそうだ。

 実際のところ、地下鉄のトンネルに電車を入れる方法はあまり意外なものではない。多くの地下鉄では車庫だけは地上に設置しており、鉄道車両メーカーから車庫までは他の鉄道を経由するなり、トレーラーなりで運ばれ、クレーンで線路に載せれば作業は終わる。地上の鉄道と相互直通運転を行っている地下鉄に至ってはさらに簡単で、地上から電車が走ってきて地下鉄に乗り入れていく。

車庫は地下で相互直通運転がない場合

 なかには、車庫も地下に設けられ、地上の鉄道と相互直通運転を行っていない地下鉄もある。全国2番目の地下鉄として1933(昭和8)年5月20日に開業した現在のOsaka Metroの御堂筋線だ。1933年の時点で御堂筋線は梅田駅と心斎橋駅との間の3.2kmを結んでいて、駅と駅との間や駅はもちろん、梅田駅構内や心斎橋駅構内とに設けられた車庫も皆地下にあった。

 電車を入れる方法として考えられたのは、トンネルの真上に開口部を設けるという方策であった。開口部は本町(ほんまち)駅付近のトンネルに設置され、電車をトンネルに入れる際には開口部からクレーンで降ろしたのである。

 当時、本町駅付近の開口部まで電車を運んだのはトラクターであったり牛であったりと、大変牧歌的であった。このころ既にトレーラーはあったという。それでもこのような方法を採用したのは、当時の日本が不景気に見舞われていて、国の要請で地下鉄の建設工事に失業者を多数雇い入れたからである。便利な機械や車両を使ってしまうと人手が余ってしまう。そこで、効率の悪いやり方を採用してまで電車をトンネルまで輸送したのだ。

 ちなみに、今日の御堂筋線は江坂駅と中百舌鳥(なかもず)駅との間の24.5kmを結んでいて、江坂駅と中津駅との間は地上に線路が敷かれている。御堂筋線用の電車は地上のこの区間から入れているかというとそうではない。ならば、御堂筋線と相互直通運転を実施している北大阪急行電鉄南北線経由かというと、それも違うという。

 何でも、同じOsaka Metroの四つ橋線の車両基地で、地上に設けられた緑木(みどりぎ)車両工場から御堂筋線用の電車は入れられているそうだ。緑木車両工場は北加賀屋駅の近くにあり、クレーンで線路に据え付けられた電車は四つ橋線を大国町(だいこくちょう)駅まで走り、ここで線路が結ばれている御堂筋線へと進んで搬入は完了となる。

梅原淳
1965(昭和40)年生まれ。三井銀行(現在の三井住友銀行)、月刊「鉄道ファン」編集部などを経て、2000(平成12)年に鉄道ジャーナリストとしての活動を開始する。著書に『新幹線を運行する技術』(SBクリエイティブ)ほか多数。新聞、テレビ、ラジオなどで鉄道に関する解説、コメントも行い、NHKラジオ第1の「子ども科学電話相談室」では鉄道部門の回答者を務める。

デイリー新潮取材班編集

2021年6月18日 掲載