ダイナマイトを実用化したスウェーデン人のアルフレッド・ノーベル氏は1896年末に死去しています。しかも綴りはNobelです。似た名前の寄稿者のため、思わず注目してしまいました。20世紀初頭にNYCのイーストリバーの河底にトンネルを掘るという大工事について回顧されているようです。文中に登場する「将軍」は、米陸軍工兵隊の関係者でしょうか？　大きな土建事業をいくらでも国営組織である工兵隊に任せることができましたため、米国では公共土木工事の「合理化」に民間業界が抵抗することは不可能でした。それゆえ、田中角栄型の政治家が大きな権力を握ることもないのです。

　例によって、プロジェクト・グーテンベルクさま、上方の篤志機械翻訳助手さまはじめ、みなさまに御礼を申し上げ度く存じます。

　図版はすべて省略してあります。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

題名：Transactions of the American Society of Civil Engineers, Vol. LXVIII, Sept. 1910
著者：Alfred Noble
公開日：2006年3月28日 [eBook #18065]
言語：英語
制作クレジット：Juliet Sutherland、Sigal Alon および　　のオンライン分散校正チームにより制作

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「アメリカ土木学会論文集　第68巻　1910年9月」の開始 ***

アメリカ土木学会
1852年設立
論文集
論文番号1152

ペンシルベニア鉄道のニューヨークトンネル延伸
イースト・リバー区間
アルフレッド・ノーブル（元アメリカ土木学会会長）

本区間の工事の概略は、本シリーズの最初の論文において、C・W・レイモンド将軍（アメリカ土木学会会員）がすでに述べている。以下に記す数ページは、同氏の論文と、工事の直接責任者である各駐在技師が提供するより詳細な施工記述とを結びつけるための注記にすぎないものである。

1901年後半に鉄道会社の計画が公表されるとまもなく、イースト・リバーにおけるボーリングが開始され、数週間後にはマンハッタンおよびロングアイランド・シティでも開始された。マンハッタン側では仮の基準測量線が測設され、ビル屋上に仮設トランシット測点が設置され、そこから河川内の全ボーリング位置が決定された。河川ボーリングはすべて杭打ち船を用いた洗掘ボーリングである。結果を地図上にプロットした後、岩盤面を示す等高線が描かれ、トンネル軸線に沿った縦断図がその等高線から作成された。これらのボーリングはトンネルの最終位置決定に先立つ予備的なものであり、多くの場合トンネル軸線からかなり離れていたため、実際の岩盤面との乖離が予想され、実際に一部でその乖離が認められたが、全体としては一致度は非常に良好であった。

ボーリングにより、計画トンネルの標高より岩盤面が低下する二つの窪地（チャネル）が明らかになり、それらはブラックウェル島から下流に伸びる岩礁によって隔てられていた。マンハッタンの32丁目および33丁目では、河川から駅予定地まで約100フィート間隔でボーリングが行われ、洗掘ボーリングとコアボーリングが交互に実施された。ロングアイランド・シティでは、トンネル軸線がロングアイランド鉄道の旅客駅舎および旅客ヤードを斜めに潜り抜け、さらに街路や私有地の下を通るため、ボーリング配置はそれほど規則的ではなかったが、可能な限り洗掘ボーリングとコアボーリングを交互に行った。工事の最終位置決定後、特にシャフト位置やアプローチ部、サニーサイド・ヤードにおいて追加ボーリングが実施された。

河川を横断する三角測量は、両岸に測設した基準線を用いて行われた。いずれの基準線の両端間も直接測量することは不可能であった。基準線は100フィート鋼製テープを用い、20フィートごとに支持し、一定の張力で伸ばし、標準テープと頻繁に比較して測量された。昼間および夜間の道路混雑のため、ほとんどの作業は午後10時から翌朝5時までの間に行われた。トンネル軸線に沿った街路でも同様の測量が行われた。角度観測は通常通り何度も繰り返された。図1に三角網を示すが、街路測量は省略してある。

水準測量はまず河川水面の同時観測により河川を横断して伝えられた。次にブラックウェル島およびその両側の狭い水路を数回にわたり伝送し、最長視距離は約1,100フィートであった。最後に71丁目のイースト・リバー・ガス・カンパニー・トンネルを数経路で使用して伝送された。

ニューヨーク市が付与したフランチャイズにより、32丁目の7番街から8番街間および8番街から9番街間の部分が鉄道会社に売却されることとなった。その後、会社は9番街から10番街間の32丁目部分も購入により取得した。フランチャイズは駅予定地周辺の街路下の地下権利を、7番街・8番街・9番街下では路面下19フィートまで、31丁目および33丁目下では路面下30インチまで認めた。ただし駅舎向かいの歩道下、すなわち31丁目の南側歩道および33丁目の北側歩道下では、少なくとも路面下5フィートまで施工しなければならないとされた。実際の工事では、8番街下ではこれらの権利を完全に活用したが、7番街および9番街下では列車が駅エリアにアクセスするのに不可欠な部分のみに限定した。31丁目および33丁目下の権利を完全に活用すると、隣接建物の支持や損傷補償に多大な費用が生じるため、慎重に検討した結果、計画図に示す配置が決定され、これらの街路下の地下面積の約45％が軌道レベルで利用可能となった。

[図1　イースト・リバー・トンネル三角測量網]

本サイトにおけるイースト・リバー区間の工事は、鉄道軌道に必要な深さまでの掘削と、31丁目において9番街東側から7番街西側まで、さらには7番街に沿って北へ155.5フィートにわたる擁壁の築造、および33丁目において7番街西側から9番街東側まで、さらには9番街に沿って南へ136.3フィートにわたる擁壁の築造である。この工事は1904年6月21日にニューヨーク・コントラクティング・アンド・トラッキング・カンパニーと契約され、後日同社からニューヨーク・コントラクティング・カンパニー・ペンシルベニア・ターミナルに譲渡され、ジョージ・C・クラーク（アメリカ土木学会会員）が駐在技師として監督し、同氏により詳細に記述される予定である。

[図版IX　マンハッタン島23丁目から40丁目までの部分地図、1865年エグバート・L・ヴィール将軍作成地図による旧地形を示す]

駅から東方へ向かう駅構内軌道は7番街下で収束し、さらに東方へしばらく進み、7番街からそれぞれ192フィートおよび402フィート離れた地点で32丁目下と33丁目下にそれぞれ三線トンネルへ入る。三線トンネルの標準断面は図版XIIに示されている。収束区間は駅の東方延長とみなされ、イースト・リバー区間には含まれていない。数百フィート以内（図版XIV）で軌道は二線に減少し、それぞれ単一チューブに入り、各街路下の二本のトンネルは一つの掘削で施工され、トンネル中心間隔は20フィート4インチである。この構造は双子トンネルと称され、標準断面は図版XIIに示されている。トンネルは街路下を直線で進み、2番街で左に1度30分の曲線となり、私有地の下を通り、徐々に離間しながら1番街のすぐ東側のシャフトを通過する。シャフトの約350フィート西側で各街路の二線は十分に離間し、間に岩盤隔壁を残し、それ以東は各トンネルが別々の掘削で施工される。二本の分離トンネルの標準断面は図版XIIに示されている。

したがって、駅から東方へは四線鉄道となり、各軌道が別々のトンネルに収容される。工事の便宜上、これらの線は北から南へA、B、C、Dと命名された。

[図版X　マンハッタン・シャフト、A・B線]

技師組織が検討された初期の段階で、チャールズ・L・ハリソン（アメリカ土木学会会員）が主任助手技師に任命された。同氏は工事の全般を直接統括し、すべての駐在技師は同氏に報告した。ジョージ・レイトン（アメリカ土木学会会員）は33丁目三線トンネルの西端からシャフトまで、およびシャフト以東のイースト・リバー下を駐在技師として担当した。当時、同氏は圧気作業に耐えられなかったため、河川下工事はジェームズ・H・ブレイス（アメリカ土木学会会員）が駐在技師として担当した。33丁目陸上トンネル完成前にレイトン氏はより責任の重い他職に就き、ブレイス氏がその部分も引き継いだ。フランシス・メイソン（アメリカ土木学会会員）は32丁目全線の施工期間中および1番街シャフト以東の河川下トンネルを駐在技師として担当した。

上記32丁目および33丁目線で、1番街シャフトを東端とする部分は、1905年5月29日にユナイテッド・エンジニアリング・アンド・コントラクティング・カンパニーと契約された。当時の計画では、契約工事西端から32丁目で東方1,628フィート、33丁目で1,418フィート、5番街西側線まで三線トンネルとし、0.4％の下り勾配とする。これはある程度駅の延長とみなし、列車が駅への入出庫信号を待つ間ブレーキなしで停車できるようにするものであった。5番街以東から河川下最低点までは全線1.5％勾配とする予定であった。

その後、施工中に33丁目5番街下を西へ掘進中、岩盤面が破断し、流砂が現れた。数日以内に32丁目5番街での試錐でも薄い岩盤覆土の下に流砂があることが判明した。工事開始前のボーリングでこの状況は大まかに示唆されていたが、実際は予想よりも悪かった。1865年にエグバート・L・ヴィール将軍が作成したマンハッタン島地形図には、現在ブロードウェイと44丁目付近に水源を持ち、マレー・ヒルの西側と南端に沿って流れ、現在のウォルドルフ＝アストリア酒店付近を通過し、33丁目でトンネル掘削により岩盤が破断した地点を横切り、32丁目と5番街交差点で薄い岩盤覆土が確認された地点を横切り、さらに東へ32丁目少し南を進み、3番街付近で32丁目を再び横切り、最終的に34丁目付近、現在1番街の少し西でイースト・リバーに注ぐ古い水路が示されている。この古水路は明らかに岩盤の谷に沿っており、谷は非常に細かい流砂でかなり深くまで埋没していた。岩盤面の窪地とヴィール地図の水路が多くの地点で一致し、施工難易度が極めて高かったため、駅およびトンネル軸線に沿った旧地形を示す地図の一部を図版IXに再掲した。

[図版XI　ロングアイランド・シャフト、A・B線]

5番街で発覚した不良地質は、トンネル施工と隣接建物の維持の両方に影響した。西へ向かって大部分を開削工法で施工する必要が生じ、公共に重大な不便を生じさせる。建物は大部分が旧式で土壌基礎であったが、数棟の近代的高層建築も同一材料による基礎であり、その一部はトンネル計画後に建設されたものであった。これらの追加リスクと施工費増大を考慮し、三線トンネルの価値を再検討し、計画に二つの重要な変更を行った。第一は、32丁目では6番街まで、33丁目では6番街の180フィート西まで双子トンネルを延長することである。双子トンネルは三線トンネルより高さが9.5フィート低く、幅が9フィート狭いため、難易度はかなり軽減された。三線トンネルが廃止された区間では、より急な勾配に異議はなく、駅から東方へ33丁目で0.8％、32丁目で0.9％に変更し、従来の0.4％に代えた。5番街西側線から東方へは短区間0.3％下り勾配でマディソン街付近の従来1.5％勾配に接続する。トンネル種別と勾配の二変更により、5番街でのトンネル天端は約15フィート低下し、6番街以東の開削を回避することが可能となった。

クロスタウン・トンネルの施工詳細は各駐在技師が述べる。

恒久シャフトはイースト・リバー両岸に設けられ、マンハッタン側は1番街の数フィート東、ロングアイランド・シティ側は一つはアネックス・スリップ内、もう一つはその南隣の桟橋に位置した。マンハッタンの32丁目から来て2番街で左に曲がる二本の鉄道は、1番街で中心間約34フィートであり、両線をカバーする大きさのシャフトとすることが便利であった。ボーリングにより、1番街から約200フィート東でトンネル掘削が岩盤を抜けることが判明していた。シャフトから常圧で東方へ少なくとも50フィート分のトンネルを築造し、エアロックを設置できるだけ掘進し、岩盤を抜けた際に圧気を利用できるようにすることが望ましかった。図版XIIIに示す採用位置は、岩盤面がトンネル天端より数フィート高く、資材受入れ・排出台船が街路を横断せずに河川にアクセスできる利点もあった。33丁目線用の北側シャフトも同様の理由で決定された。ロングアイランド側では、特にトンネル上部の岩盤厚さが安全な二か所のみが可能で、一つはピアヘッドライン付近、もう一つは防波堤線のすぐ外側であり、多くの細かい理由から後者が選ばれた。各対のトンネル中心間は37フィートであり、各シャフトはマンハッタン側と同様に両線を横断する大きさとされた。ただし、ロングアイランド側シャフトでは常圧での築造やそこからのトンネル開始は便利でないと予想された。

シャフトを恒久構造とする決定は、河岸近くで作業員の出入利便性や事故時の旅客避難だけでなく、通風にも寄与するものであった。これらの位置により、駅以東の全トンネル長は三分割され、二つは約4,000フィート、もう一つは約5,500フィートとなる。事故リスクは極めて小さいと判断されたが、通風利便性が重視された。その後の研究で通風の重要性がさらに高まり、現在は全シャフトに機械通風設備を設置する予定である。シャフト計画は図版XおよびXIに示されている。シャフトケーソンは構造用鋼製二重壁で、間にコンクリートを充填し、トンネルと平行な中隔壁も含む。すべて圧気沈設が可能に設計された。

ボーリングでは全シャフト位置でトンネルレベルより数フィート上に岩盤があると示されていたが、掘削前にケーソンを全深まで沈める必要があるかは判定できなかった。健全で割れ目のない岩盤があればトンネルレベルより上で沈設を停止できたが、そうでなければいずれにせよトンネル下に水密床版を設ける深さまで沈め、ケーソン側壁の開口からトンネルを開始する必要があり、全ケーソンに取り外し可能な水密隔壁付き開口が設けられた。

[図版XII　標準トンネル断面]

すでに述べたように、5番街以東の1.5％勾配は、礁西側の最深部で河床が平均高潮位より約60フィート低い短区間において必要な被覆厚さを確保するために決定された。一方、圧気使用が予想されたため、水面下の過大な深さは可能な限り避ける必要があり、トンネルが大部分岩盤に入り排水サンプを容易に設けられるまで下り勾配を継続した。サンプ以東はロングアイランド側の確定防波堤線まで0.7％上り勾配とし、岩盤進入点（防波堤線の少し西）での被覆は約10フィートとなる（将来浚渫平面が平均低潮位より40フィートと予想される場合）。防波堤線以東ではA、B、Dトンネルは約1.25％、Cトンネルはポータル西でBトンネルを乗り越すため1.9％の上り勾配とする。この配置はサニーサイド・ヤードで西行二線を並べるためのものであり、進行方向の下り勾配であるため問題はない。

アプローチおよびサニーサイド・ヤードの勾配・軌道配置は詳細すぎるためここでは扱わず、サニーサイド・ヤードに関する論文で取り上げる。

プロジェクト開始時から、イースト・リバー下トンネルがイースト・リバー区間でもっとも困難かつ高価な部分となることは認識されていた。ボーリングにより流砂、粗砂、礫、巨礫、基盤岩、ならびに一部粘性土と多様な地層が通過されることが判明していた（図版XIII参照）。岩盤は通常数フィートの砂・礫・巨礫混合層で覆われていたが、岩盤面がトンネル標高よりかなり低い場所では全区間が流砂であった。類似の先行事例はテムズ川下の数トンネル、特にブラックウォールトンネルでの開放礫層通過である。イースト・リバー・トンネル計画完成前に、長年中断されていたハドソン川トンネル（ジャージーシティ15丁目～マンハッタン・モートン街間）が再開され、短区間砂質土を通過していた。これらの経験から、関係技師のほぼ全員がシールド工法がイースト・リバー・トンネルに最適と判断し、計画はシールド工法採用を前提とした（断面等は図版XII参照）。レイモンド将軍の序論で述べたように、ケーソン工法や凍結工法も提唱され、特に凍結工法は強く推奨され、1903年10月に入札募集時には代替工法も検討すると告知された。

1903年12月15日に入札が開札された。単価ベースは一社のみであったが価格が低すぎて受理できず、ケーソン工法提案は皆無であった。シールド工法による計画通りを工事費の一定割合で施工する提案が数件、凍結工法による同様の提案が一件あった。ロンドンのS・ピアソン・アンド・サン社はその改訂割合方式でシールド工法を提案し、同社はブラックウォールトンネルを予定コスト内で完成させた唯一の類似実績保有会社であったため、同社と鉄道会社との交渉が継続された。

当初計画では、マンハッタン1番街シャフトからロングアイランド・シティ・イースト・アベニューまでの全トンネルをシールド推進とし、1番街シャフトから東方へ、ロングアイランド・シティのフロント街西側シャフトから東方・西方へ同時進行し、計12基のシールドが必要であった。S・ピアソン社は、東端工事からシールドを開始し、フロント街シャフト完成と同時期に到達するよう提案し、イースト・アベニュー直西に四線を横断する仮シャフトを沈設し、短期間でフロント街方向へシールド推進する案を提示した。鉄道会社は追加シャフト案を受け入れたが、フロント街以東の大部分は結局シールドなしで施工された。

数か月の交渉後、1904年7月7日に英国企業がニューヨーク州に設立したS・ピアソン・アンド・サン・インコーポレイテッドと契約が締結された。主要条件は合意済みで、工事は約二か月前から開始されていた。契約内容はマンハッタン・ロングアイランド・シティ両方の恒久シャフト、それら間のトンネル、およびロングアイランド・シティでのイースト・アベニューまでの延伸で、単線トンネル総延長約23,600フィートである。契約は未知のリスクと工事規模の異常性に適した画期的なものであった。請負利益として固定額が定められ、完成時実費（請負利益含む）が契約指定見積額を下回ればその差額の半分を請負者が受け取り、上回れば超過額の半分を請負者が負担し、残りを鉄道会社が負担する。ただし請負者の負担上限は利益固定額＋100万ドル、すなわち最大損失100万ドルで、それを超える超過は全額鉄道会社負担とした。工事管理は軽微な制限を除き請負者に委ねられ、技師の計画・検査等の関係は通常工事と同様、コスト削減意欲も通常工事と同等であった。

[図版XIII　イースト・リバー・トンネル平面・縦断図]

本契約工事の規模と大部分が圧気作業である危険性から、三つの駐在技師区間に分割された。二区間はすでにクロスタウン・トンネルと共に記述した。第三区間はS・H・ウッダード（アメリカ土木学会会員）が駐在技師としてロングアイランド・シティ・イースト・アベニュー付近東端から河川下での合流点まで、およびロングアイランド側恒久シャフトを担当した。主要契約締結数か月後、工事はイースト・アベニューを107.5フィート横断して東方へ延伸された。トンネル延伸部は鋳鉄ライニングなしで、チューブトンネルと同高さだがやや狭い内断面とした。1番街シャフトから西方へも各トンネルでトップ・ヘディング100フィート、全断面50フィートの掘削が追加された。ロングアイランド鉄道旅客駅舎東側のフロント街下でトンネル天端標高以下に軟弱土が存在し、駅舎以東の旅客ヤードやボーデン・アベニューの軌道下でも地質が変動することがボーリングで判明していたため、入札前から金属ライニングを当初契約東端のイースト・アベニューまで延長し、そこでは上り勾配で地表面に近づくため以東は開削とする方針であった。完全岩盤区間では鋳鉄ライニング重量を43％削減、岩盤面がトンネル軸より上だが天端より下の区間では約25％削減されたが、それでも鋳鉄ライニング使用はトンネルコストを増加させた可能性がある。一方、不良地盤では数フィートの掘進で直ちにライニングを構築でき絶対安全な区間を迅速に確保でき、混雑した旅客ヤード下ではこの利点は極めて大きかった。

本契約工事の実施詳細は各駐在技師が述べる。

請負者が集めたプラントは単一工事としては史上最大と信じられ、同社管理技師ヘンリー・ジャップ（アメリカ土木学会会員）が詳細に記述する。

資材受入れと掘削土捨ての便のため、ハドソン川東岸に1基、イースト・リバー西岸に2基、東岸に3基の桟橋を賃借した。駅、クロスタウン・トンネル、河川トンネルの掘削土はヘンリー・スティアーズ氏が数契約で提供したバージに積み、処分も担当した。初期はアッパー湾西岸グリーンビルのペンシルベニア鉄道貨物ターミナル埋立に使用され、完了後はパスエイック川ハリソンにあるトンネル会社ヤードへ、一部はメドウズ区間の盛土へ送られた。パスエイック川が冬季に氷で閉塞される可能性があり、実際に一部で掘削作業が中断した。クロスタウン・トンネル契約には会社が指定単価で請負者に土捨てを要求できるオプションがあり、1907年後半に同トンネル掘削が急速に進捗した際、冬季遅延リスクを避けるため鉄道会社はこのオプションを行使した。土砂処分は工事の重要部分であり、駐在技師がさらに詳述する。

[図版XIV　クロスタウン・トンネル平面・縦断図]

S・ピアソン社との契約締結時、トンネル機械通風の採用は未決定であったため、同社契約にはシャフトのトンネルインバート上部の最終コンクリートライニングは含まれていなかった。1908年後半に機械通風計画が採用された後、トンネルへの空気導管や出入り階段を含むシャフトコンクリートライニング計画が完成し、別途契約された。F・M・グリーン（アメリカ土木学会准会員）が詳細に記述する。

ピアソン契約東端ではトンネルの上り勾配により地表面に近づき、以東は開削の方が容易であった。ポータル位置はある程度変更可能で、便利な位置の狭い岩盤尾根上に築造された。B・Dトンネルは共通ポータル、A・Cトンネルは別ポータルで、CトンネルはBトンネルを乗り越すため他より約800フィート西に位置する。ポータル以東は軌道が拡幅し、ロングアイランド鉄道ロングアイランド・シティ発着線、ニューヨーク・コネクティング鉄道およびニューイングランド線、サニーサイド・ヤード（イースト・リバーから2.75マイル東、ウッドサイド・アベニュー西側までの保管・清掃ヤード）への接続を確保する。ヤードおよびアプローチは対向列車による平面交差を回避するよう設計されている。ヤードおよびトンネルアプローチ、橋梁、街路閉鎖等の概略はレイモンド将軍の序論で十分記述されている。

[図版XV　A・B線およびサニーサイド・ヤード平面・縦断図]

契約分割の便のため、トムソン・アベニューの10フィート西に線を引き、ピアソン契約以東を二分割した。西側部分はジョージ・C・クラーク（アメリカ土木学会会員）が駐在技師として直接監督し、ノー頓社およびアーサー・マクマレンが請負、ルイス・H・バーカー氏が分割線以東の駐在技師で、主請負者はデグノン・リアルティ・アンド・ターミナル・インプルーブメント社であった。ヤード内・横断の各橋梁下部構造はこれらの契約に含まれたが、上部構造は各橋梁会社が施工し、その他の小工事は別請負者による。計画および施工の詳細は各駐在技師がより完全に行う。

*** プロジェクト・グーテンベルグ電子書籍「アメリカ土木学会論文集　第68巻　1910年9月」の終了 ***

《完》