堅穴が無ければ作ればいいじゃない

　みなさんこんにちは。今回は一見宇宙とは関係なさそうな話題をお送りしようと思います。是非最後までご覧ください。

　みなさんはトンネルがどのように作られているか知っていますか？このページを見に来る方々には簡単かもしれないですね。なぜこんな話をするのか？それは、月面で使えそうだなと筆者が思ったからです笑。

　月面では温度変化の激しさや放射線の影響などの観点から、地上より地下や竪穴の中のほうが人類の居住に都合がよいと考えられています。しかし、現時点では竪穴やそこから続く横穴に関する研究はあまり進んでいません。ならばいっそ穴を作ってしまえばよいのでは？そう思った筆者はトンネルの作り方や機械の運用方法などを調べてまとめてみました。

記事の流れ
1.山岳トンネル
2.開削トンネル
3.シールド工法
4.沈埋トンネル
5.予想できる運用方法
6.終わりに

1.山岳トンネル
　①爆薬で岩盤を爆破(岩盤が柔らかいときは機械で掘る)
　②爆破や機械による掘削で出た岩石を外に運ぶ
　③ロックボルト、吹き付けコンクリート、鉄骨で岩盤を補強
　④①~③を繰り返した後、壁となるコンクリートを流し込む

　最も古くからあるこの工法はほぼすべての工程を有人で行い、24時間で4~5m進むそうです。また、この工法では爆破や掘削を行うので、それらを行っても崩れてこないような地盤の時のみ採用されます。

2. 開削トンネル
　①地上から地下に向けて杭をトンネルの側面に沿って打ち、壁をまず作る
　②できた壁の間の地面を掘っていく
　③掘りぬいた部分に筒を置きコンクリを流し込むことでトンネルをつくる
　④トンネルより上の部分を埋め直して元に戻す
　
　①で言う壁とは、地面を効率よく掘るためのものです。何もないところを深く掘ろうとすると、横から土砂が崩れてきてしまいます。しかし、最初に壁を設置することで必要な範囲だけ掘ることができ、効率が上がります。この工法はトンネルの上部をすべて工事に使うので、地上に何かある場合や計画する深さより上にトンネルがある場合などは採用されません。また、掘るのが大変なのであまり深いところにトンネルはつくれません。

3. シールド工法
　①地面を掘り下げて立坑を作り、シールドマシンを設置する
　②シールドマシンが穴を掘ることと壁面を作ることの両方をこなす

　シールドマシンの先端にはカッタービットと呼ばれる掘削機械がついていて、これが回転することによって岩盤が削れていきます。シールドマシンの内部ではセグメントと呼ばれる壁になるパーツが組み合わせられています。この工法の一番のメリットは無人で工事できることです。また、やわらかい地盤のところで工事ができるのも大きなメリットです。

4. 沈埋トンネル
　①トンネルの一区画を地上で作る
　②海に運ぶ
　③海底で各区画を繋ぐ
　④土砂で埋め直す

　この工法は海や川の中にトンネルを作りたい時に採用されます。

5. 予想できる運用方法

　ここからは宇宙と繋げて考えていこうと思います。上で挙げた工法をどうやって月に応用するか。沈埋トンネルは海底専用なので採用されることはなさそうですね。他の工法は可能そうですが、シールド工法以外は有人でなければならないので、その点で言うとシールド工法が一番安全に工事が進められそうです。クレーターや竪穴にシールドマシンを設置し、そこから横穴を延ばし居住空間にするなんてことができるかも。しかし、シールドマシンを月に持っていくとすると、大きな機械を分割して分けるか超大規模のロケットを開発しなければなりません。

6.終わりに

　我々人間はいつの時代も新たな居住地を目指して旅をしてきました。そのたびに新たな環境に適応するために知恵を絞ってきました。今は宇宙に対して知恵を絞る時代です。今回の記事は単なる筆者の思いつきですが、今後皆で協力して知恵を絞る日が来ることを願っています。

<参考文献>
厚生労働省
https://www.mhlw.go.jp/file/05-Shingikai-11201000-Roudoukijunkyoku-Soumuka/0000145122.pdf

土木学会
www.jsce.or.jp/contents/hakase/tunnel/tunnel04.html

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