頸城トンネル
この複線電化の直前に上越線・信越本線は単線区間を残しながらも全線電化が完成しており、首都圏と北陸地方は既存の東海道本線・米原駅・敦賀駅経由だけでなく、上越線もしくは信越本線を介しても架線で結ばれた。
このため新線開通直後の1969年(昭和44年)10月1日に行われたダイヤ改正では、特急「はくたか」(初代:上野駅 - 金沢駅)が経由を信越本線(碓氷峠)から上越線へ変更の上で、気動車(キハ80系)から電車(485系)となった。運転時間(金沢行き列車、以下同様)は1965年(昭和40年)10月1日時点の7時間50分から、6時間35分に短縮され、うち、直江津駅 - 富山駅間は1時間58分から1時間28分へ30分短縮した。特に、直江津駅 - 糸魚川駅間の所要時間については、1968年(昭和40年)10月1日時点の44分から29分へおよそ15分短縮した。
また、普通列車についても1964年(昭和39年)10月時点で糸魚川駅 - 直江津駅間におよそ1時間半かかっていたところが、同改正で45〜50分程度にまで短縮されている。
その後JR西日本では同区間を含む泊駅 - 直江津駅間の最高運転速度を130 km/h に引上げ、北陸新幹線開業まで同区間で運行した特急「はくたか」(2代:越後湯沢駅 - 金沢駅ほか)は、運転終了直前の2015年(平成27年)2月時点で直江津駅 - 富山駅間を最速1時間6分(越後湯沢行き21号)で走破した。また、旧線で生じていた各種の災害からも解放され、大島 (2004)ではこの新線を「究極の防災」と評価している。
このように、輸送強化・防災という面では大きなメリットがあったものの、大島 & 中牧 (2016)は「地域公共交通」という観点から、駅の移転などで地域における利便性が大幅に悪化したこと等を挙げた上で、新線のルート選定を「特急列車のスピードアップを前提としたもの」「地域輸送を二の次にして幹線輸送に特化したもの」と評価し、その後の地域輸送を主とするえちごトキめき鉄道への転換に当たって「直ちにその特性を発揮できない体制」にあるとした。ただし、このルート選定は先述したように、現在線での線増工事が困難であったことや筒石駅のように地元の要望によって無理に設置された駅があることも一因である。
また、その後同地は北陸自動車道や北陸新幹線が建設されいくつかのトンネルが掘削されているが、これらの工事に対して貴重な情報を提供した。
第3工区は熊谷組により、筒石斜坑坑口にて1966年(昭和41年)3月30日に起工し、同年7月15日に斜坑坑底(344 km 545 m)から、直江津方と米原方の2方向へ掘削を開始した。
直江津方は底設導坑先進上部半断面掘削逆巻工法で掘削し、344 km 700 m 前後の280 m では筒石川直下の土被りの薄い箇所にもかかわらず、筒石駅を設置するため通常断面より側幅が1.3 m, 断面が0.64 m 広い特殊断面を掘削した。この区間は順調に進行し1967年(昭和42年)3月に工区境に達し、4月7日に岐阜工事局長高橋克男の発破により第4工区と貫通、頸城トンネル各工区間で最初の貫通となった。
一方米原方は、当初、濁澄川直下(契約段階でサイロット工法を指定)を除いて、直江津方と同様底設導坑先進上部半断面掘削逆巻工法で掘削を予定していたが、濁澄川直下であり地すべり誘発の危険性が最も大きい区間であること、地耐力不足で上半アーチが沈下するおそれから、同年8月18日以降344 km 435地点より、請負側の願出により、サイロット工法に方式を切り替えている。しかし海側の導坑切羽が343 km 830付近に到達した1966年(昭和41年)12月中旬ごろ、支保工が膨圧により変形をはじめ、その後各種の変状対策を行いつつ、いったん掘削は中止した。
覆工コンクリートは早強コンクリートを使用し、1次巻のみ鉄筋を挿入(2次巻は1次巻の変状が少なかったため無筋)
覆工1次巻のある程度の変状を考慮し断面を拡大
全断面の可能な限りの覆工早期完了のため上半と下半は極力間隔を短くする
この方針の下、上部半断面掘削中止地点までの約100 m の区間の下部半断面については、翌年3月末までに縫返しを実施し上半のアーチコンクリートを打設後すぐに側壁・インバートを打設して早急に完成形状に仕上げ、同時に断面を円形に近づけ、中止地点まで完成形での施工を終了させた。残る異常地圧区間は1968年(昭和43年)4月3日から掘削を再開した。以降は1968年(昭和43年)11月時点で上半・下半とも2.50 m/日の掘進速度を維持し、順調に工事が進んだ。工区の残り延長が150 m となった339 km 400 m地点より膨張はなくなったが、工法変更は工費・工期両面で有利でないことから断面のみ普通断面として工区境まで工事を継続した。1969年(昭和44年)1月7日に339 km 500 m 地点で第2工区と貫通し、これによりトンネル全区間が貫通した。
なお、異常地圧区間の建設費は、円形断面としたことや覆工に鉄筋コンクリートを使用したことなどにより、通常断面区間を底設導坑方式で建設した区間の2倍の1,084,000円/mに達した。
以上を踏まえ本区間の電化については「電源事情および信越線の直流電化方式との関連から」直流1,500 Vで行われることが1964年(昭和39年)2月6日の国鉄第309回常務会で決定した。このため糸魚川駅 - 梶屋敷駅間(当時)327.2 km地点に交直接続点のデッドセクションを設け、以東を直流電化とした。工事は湯殿トンネルの完成と時期を合わせて実施することとなり、1968年(昭和43年)5月23日に梶屋敷駅構内で起工式を行い、電化と合わせて梶屋敷駅、能生駅、名立駅には変電所と附属建物が新設されている。監督は大阪電気工事局が担当した。
前述のように、糸魚川駅 - 直江津駅間は浦本駅 - 名立駅間、郷津駅 - 直江津駅間で部分線増も計画が上がっていたが、実際には同区間に応急的に3か所(木浦・百川・西名立)の信号場を1964年(昭和39年)までに計画・設置したのみで、本格的な線増工事は着工に至れないままであった。これは投資資金の不足に加え、改良には現在線利用の線増・新線敷設のいずれにしても災害多発地帯を通過するため、防災的な見地からのルート選定を行う必要があったことによる。
1963年(昭和38年)の時点では糸魚川駅 - 直江津駅間のうち、糸魚川駅 - 能生駅間、有間川駅 - 直江津駅間は地すべりの影響は小さく、既存トンネルは一部新線トンネルに切替となるものの腹付線増・曲線改良が比較的容易と考えられていた。しかし、能生駅 - 有間川駅間については鉄道沿線・内陸部共に地すべり地帯にあり、わずかな切取りによって地すべり・土砂崩壊が発生するおそれから現在線の腹付線増や曲線改良は不可能とされた。
このため改良に当たっては、以下の案が地質構造・営業面から想定されたが、それぞれ欠点があった。
現在線を下り線とし、単線の新線を上り線として建設する案 下り線が今後も災害を伴い、曲線改良ができない。
現在駅をすべて利用するが、浦本駅 - 谷浜間の地すべり地帯は駅間を複線トンネルによる新線で結ぶ案 筒石駅 - 名立駅間の地すべり地帯に多くのトンネル坑口ができる。
現在駅を一部通過しない複線の新線を建設し、一部駅を移転・廃止する案 廃止・移転される駅が生じ、その処置が問題となる。
その後上半掘削は同年10月に再開されたが、再び970 m 地点の導坑に盤ぶくれが発生し、同年11月に再度約70 cm の盤下げを実施した。
それでもなお導坑掘進は強行されたが、相場川下部の藤崎背斜軸付近(341 km 170 - 300 m 間)は地質不良・地耐力不足の様相を示した。このため当該区間は導坑に仮巻きコンクリートを施工し、上半掘削はこの地点を飛ばして奥を実施することとした。
当該区間は特殊サイロット工法に切り替えて工事が行われ、1968年(昭和43年)11月にかけて約1年がかりで同区間を施工した。このほか、342 km 980 m - 343 km 050 m間、343 km 460 m - 460 m間、343 km 735 m - 935 m 間をサイロット工法で施工した。
第1工区と第2工区の間に600 m 残されていた未契約区間は、前述の第1工区の苦闘による工程遅れに伴いすべて第2工区の受け持ちとされた。一方、第2工区と第3工区間の未契約区間については後述の理由から第3工区側がすべて受け持った。
両起終点付近に能生川と名立川およびこれらに沿う県道があり、坑口の位置・高さはこれらとの立体交差の都合から決定した。また山王、相場、濁澄、筒石、徳合の各河川の下を横切る際のできるだけ大きな土被りの確保や、地すべり土塊下の良質地層下の通過を狙い、概ね直線としながらも中間部に半径1,000 m 、名立方坑口手前から名立駅構内にかけ半径2,000 m の曲線を介在させている。また、北陸本線の線路規格上、勾配は10 ‰ まで許容されていたが、上述の制約、特に現に地すべりしていた濁澄川との土被りをできるだけとる都合から、縦断線形は起点から途中濁澄川付近(343km地点付近)までの約5.1 km が2.5 ‰ の上り勾配、そこから終点まで約6.3 km が2.0 ‰ の下り勾配と設定された。これは泥岩におけるトンネルとしては排水上最小限とされる値である。それでも土被りの厚さは、山王川で18.4 m、濁澄川で13.5 m、筒石川で15.2 m、徳合川で9.0 m となり、これらの地区では慎重な施工が必要となった。
以上の勧告を踏まえ糸魚川駅 - 直江津駅間の線増案は、下記の3案が選定され、さらに検討が行われた(以下案の名称は本項における便宜上のもの)。これらはいずれも現在線を併用せず、地すべり危険地域を避けて当初より複線の新線を建設し、駅移設・廃止を伴うものであった。
比較の結果、投資額・年間経費の面で最も有利であったのは、浦本駅 - 有間川駅間・谷浜駅 - 直江津駅間をトンネル主体の新線に移行し、能生駅を新線上に移設、筒石駅・名立駅・郷津駅は移設せず廃止するB案であったが、技術上の問題として、待避を行うための信号場を設置するための4線断面トンネルを掘削するのは困難、ということがあった。
加えて、各案とも短絡される途中駅の廃止が営業上の問題として存在しており、郷津駅を除く廃止各駅については各案で斜坑を利用し地下駅と残す案も検討された。また、C案は投資額などB案に劣るものの、途中駅の旅客扱い数で3位、貨物扱い数で2位の名立駅を地上駅として移転存続できるというメリットがあった。なお、旧線での各駅営業実績と、移転試算は次の通り。
この再開に際して、導坑は左右で雁行させず併進させ、後方の側壁コンクリートもなるべく切羽と近づけることとしている。その後も343 km 650 - 900 m 区間では後に側壁コンクリート押出し現象が発生し、一部は手直しとなるなどしたものの、異常膨圧区間は無事に突破し、その後導坑を馬蹄形に変更して引き続き懸案であった濁澄川直下のベントナイト層を引き続き掘削することとなった。
なお前述したように第3工区には大藤崎斜坑が追設されている。これは、第1工区が強大地圧で難航し、第1 - 2工区境界の未契約区間が第2工区持ちとなったこと、一方で第2工区側に掘削停止期間があったこと、第3工区に濁澄川下部のベントナイト層を貫く区間(343 km 100 m付近)があり難航が予想されたことと、以上の要因で工程上問題があったことから1947年(昭和42年)9月末に設置が決定されたもので、この関係から第2 - 3工区境界の未契約区間が第3工区持ちとなった。
大藤崎斜坑は1947年(昭和42年)10月20日に掘削に着手し、翌1948年(昭和43年)1月末に坑底(342 km 310 m)に取り付き、2月9日より濁澄川下部のベントナイト層へ向けて迎え掘りを開始し、同年3月に導坑を貫通させ、夏には完了した。また、第2工区境界に向けても掘削を行い、同年8月28日に第2工区と貫通した。