鍋立山トンネル
トンネルの縦断線形は、起点側(東側)から3パーミルの勾配で上り、まもなく10パーミルの下り勾配となって、終点側の一部に3パーミルの短い下り勾配が設定されている、トンネル両端に比べて中央部の高い拝み勾配になっている。トンネルは単線であるが、内部に儀明信号場が設置されており、一線スルー方式で全長240 mの列車が交換可能となっている。国鉄北越北線として建設されていた時に貨物列車の運行が計画されていたことから、この信号場はもともと有効長が460 mで設計されており、複線断面とされている区間の長さは680 mに達している。またほくほく大島駅(仮称頸城大島駅)は当初交換可能駅として設計されており、待避線の一部と安全側線が鍋立山トンネル内に設置されるため、終点側坑口が330 mにわたって複線断面となっている。ほくほく大島駅の交換設備は、第三セクター鉄道としての工事再開時に設置されないことに変更され、その後の高速化対応工事でもそのままとされたことから、この複線断面区間は単線で供用されている。トンネル内は当初非電化で計画されていたが、高速化に関連して直流1,500 V架空電車線方式で電化されている。トンネルの断面は、場所により通常の馬蹄形、円形、卵形などが使い分けられている。
トンネルのキロ程は工事誌本文によれば、六日町起点29 km573 m50から38 km690 m00までで、全長9,116.
地山を緩ませないために発破をせず、機械による掘削を採用した。しかし東へ掘削を進めるにつれて次第に地圧が大きくなり、やがて上半と下半の閉合が1週間ほどかかるショートベンチ工法では対応しきれなくなってきた。このため途中でミニベンチ工法に切り替え、2 - 3日ほどで上半と下半の閉合を行うようになった。
1977年(昭和52年)3月12日、33 km325 m - 357 mの約32 mの区間で支保工が座屈し始める変状が発生した。地質的に不安定な状態で地山強度が低く、異常な膨圧が働いたためと推定され、2か月ほどかけて掘り直し、支保工を取り替える工事を行った。また同年7月21日には、33 km225 m25 - 240 m25の15 mほどの区間で上半支保工の押し出しが見られ始め、補強工事を行ったが次第に崩壊していくようになった。ガス濃度が増大したことから爆発防止のために切羽付近の電源を切って作業員を退避させることになり、さらに崩壊が広がっていった。応急対策としてエアモルタルやミルクセメントを注入して地山を安定させ、その後全断面掘削で少しずつ掘りながら鋼管支保工を設置し吹付コンクリートとロックボルトを施工し、覆工を厚くすることで復旧作業を進めて、約2か月半で復旧が完了した。
最終的に図中のEブロックは、平均月進41.5 mとなった。複線区間は比較的良好であったものの、単線区間に入るにつれて次第に悪化し、一度掘った区間の掘り直しなどが発生している。