塩沢トンネル
塩沢トンネルが所在する魚沼丘陵は信濃川と魚野川に挟まれており、地質的には主に魚沼層群から形成されている。地層が西側に傾斜していることから、ケスタ状の地形となっている。トンネル出口側の約900メートルは扇状地となっている。
トンネルが通過する付近の地質は年代的に若く、新第三紀鮮新世の西山砂礫層、西山泥岩層、魚沼砂礫層、第四紀洪積世の矢代田砂礫層、桝形山安山岩などから構成されている。砂礫層は固結度が低く少量の湧水でも崩壊を起こし、粘土は水分を吸収すると膨張性土圧を発生させる。桝形山安山岩は堅硬であるものの、節理が発達し多量の地下水を含有していた。矢代田層は主に北・寺尾工区に、魚沼層の砂礫は君帰工区に、粘土を多く含む西山泥岩層は主に君帰工区と庄の又工区に分布した。
同じ上越新幹線のトンネル工事中、大清水トンネルは有数の堅岩を掘削する代表的な工事となった一方で、この塩沢トンネルは固結度の低い砂礫層や泥岩層などを掘削する、軟岩トンネルの代表ともいえる工事となった。さらに掘削中には原油や可燃性ガスの発生があり、まれに見る悪条件と戦いながら施工されることになった。
先に開通していた東海道新幹線や建設が行われていた山陽新幹線に引き続き、「国土の均衡ある発展を図る」ことを目的として1970年(昭和45年)に全国新幹線鉄道整備法が制定された。これにより東京と新潟を結ぶ高速鉄道として上越新幹線を建設することが決まり、1971年(昭和46年)1月に基本計画決定された。そして10か月ほどの準備期間を経て同年10月に起工された。
途中、石油やメタンガスの噴出、土砂の流出、支保工の変状座屈など様々な困難に見舞われつつ、薬液注入による地盤改良を行って突破し、1974年(昭和49年)7月14日に当初予定の区間を掘削して本坑にたどり着いた。この迂回坑はトンネル完成後、上部の土被りが浅く地質が軟弱で、存置すれば保守上の問題をきたすとして、新潟方の107.8メートルはエアーモルタル注入で埋め戻され、大宮方160.8メートルは坑内の鉱泉水の地元還元を考慮して、巻厚30センチメートルのコンクリートで二次覆工を巻きたてた。
横坑交点付近の全長373.7メートルにわたる区間は、横坑掘削時に大きな地圧を発生させて支保工の変状をきたしたのと同じ膨張性地質となっていた。このため施工方法として、当初予定の底設導坑先進工法(サイロット工法)から吹付コンクリートを併用したショートベンチカット工法に変更した。また標準断面ではなく複合円形断面を採用した。大宮起点168 km 986 m30から169 km 360 m00までの区間がショートベンチ工法区間となり、これ以外の区間でサイロット工法で掘削が行われた。また石油の噴出があり、防油シートの貼り付けやセメントベントナイトの注入などの対策が実施された。
本坑の掘削は、庄の又工区との境界に1975年(昭和50年)12月に、上の原工区との境界に1976年(昭和51年)10月に到達した。その後全断面への切り広げと覆工コンクリートの打設が行われ、竣工は1978年(昭和53年)3月となった。
上の原工区は本坑2,250メートルとそこに取り付く横坑583.6メートルからなり、飛島建設に対して発注された。1972年(昭和47年)11月から横坑に着手したが、多量の湧水に苦しみ、坑口から263メートルの地点では破砕帯に遭遇して、ここを突破するのに1か月を要した。1973年(昭和48年)7月に本坑に到達した。
本坑では底設導坑先進工法(最初にトンネル底面に先進導坑を掘削し、その後全断面に切り広げる工法)で施工を進めた。大宮側は途中から砂礫層となり、破砕帯に遭遇して異常出水に見舞われたこともあり、途中でサイロット工法に切り替えた。新潟側でも途中で破砕帯に遭遇して多量の湧水に見舞われ、これは地表に渇水被害をもたらした。
新潟側は底設導坑が1974年(昭和49年)8月末に工区境界に達し、上半への切り広げは1975年(昭和50年)2月末に完了し、アーチコンクリートの巻き立ても3月に完了した。大宮側は側面導坑の掘削が1975年(昭和50年)10月から12月にかけて工区境界に達し、上半掘削とアーチコンクリートの巻き立ては1976年(昭和51年)6月に完了した。インバート、通路コンクリートおよび路盤鉄筋コンクリートまで完了したのは1977年(昭和52年)2月である。