関門トンネル (山陽本線)
9月に入ると、それまで真砂土であったのが地質が変化し始め、軟岩や粘土層などが出現するようになった。10月に入ると貝殻交じりの粘土になり、湧水量が増加したため坑内の気圧を増加させなければならなくなった。湧水量はますます増加していき、ついに坑内気圧を30ポンド重毎平方インチ(約20万6,800パスカル=約2.04気圧)まで増大させることになり、このために作業員の作業時間は1交代で5時間に制限されて4交代制となった。シールドはスカスカの粘土層に浮いている状態となり、下部を掘削すると湧水量が増大するため下部の掘削が不十分な状態でシールドを前進させることになり、このためにシールドが下へ傾いて、傾きを修正するのに大変な苦労をすることになった。10月23日にはさらに大出水があり、34ポンド重毎平方インチ(約23万4,400パスカル=約2.31気圧)まで坑内気圧を上げたため、作業時間は4時間に制限された。人員不足で4交代制以上に増やせなかったため、1日8時間は何も作業ができない時間が生じることになった。粘土層に入ったことによりシールドは下降し始め、上向きに戻すために苦闘したが、最大で188ミリメートルまで下降してしまい、蛇行限界を超過してトンネルの勾配に影響を与えかねないところまで計画勾配からの逸脱が進んだ。10月30日に下部がかなり緻密で堅い層に入ったことからシールドは上昇に転じ、沈下についてはようやく危機を脱することになった。11月2日になり、さらに湧水量が増大したため、ついに37ポンド重毎平方インチ(約25万5,100パスカル=約2.
国鉄EF30形電気機関車は、九州地方の交流電化に伴い開発された、交直両用の電気機関車である。関門トンネルの九州側出口にあたる門司駅構内で交流電化と直流電化の接続をすることになり、この区間の接続用として開発された。当時の技術では大出力の交流・直流両対応の機関車を制限された重量の範囲内で製作することは大変困難であり、交流で運転時の出力は直流時に比べて4分の1となる設計で制限に収めたが、交流で走行するのは門司駅構内からの短区間だけであり問題ないとされた。海水を被る対策として、ステンレス鋼製の車体を採用している。出力はEF10形より増大したが、引張力は大きく変わらず、結果として速度が10 km/h程度上がっており、旅客列車の中にはこれにより関門間の所要時間が短縮したものもあった。運用はEF10形の時代と変わらず、旅客列車を1両で下関 - 門司間を、貨物列車を2両重連で幡生操車場 - 門司操車場間をそれぞれ牽引した。
工事の末期となると、1943年(昭和18年)7月前後から労務供給事情が悪化し、勤労報国隊の出動を仰いで掘削の継続を何とか維持した。しかし、さらに労働力の事情は厳しさを増し、1944年(昭和19年)4月になると学生報国隊の増援まで仰ぐようになった。こうした懸命の努力により、覆工と漏水防止処置を完了し、6月15日にはレールの締結を完了した。7月に電気関連の工事を完了させた。
こうして1944年(昭和19年)8月8日についに上り線トンネルが開通となった。星野所長は本省に対し、「次男坊生レタリ、長男坊ヨリ出来ガヨシ」と打電した。新聞では「決戦輸送の巨歩 関門隧道晴れの竣工式」「鉄道も兵器だ 勝抜け決戦輸送」などと報じ、当時の戦局を反映したものとなっている。
下り線トンネルはこの際に改修工事を行うことになり、すべての列車の運転を上り線トンネルに移しておよそ1か月にわたって下り線の運転を休止して作業を行った。漏水が相当多かったため再度注入を行って漏水防止を図り、当初テルミット溶接したレールは、たびたび溶接個所が破断し摩耗も激しかったため、25メートルの通常レールに取り換えた。架線も複架線式に改良し、軌道回路の電流漏洩が激しく確実な信号動作ができなくなっていたことから、1つの軌道回路の長さを短縮する改造を行った。こうした修理工事を終えて、9月9日に複線での運転が開始された。
上り線トンネルの決算額は約1,961万円であった。工事期間中、上下線を合わせて20名の殉職者が出た。
作業に使ったボーリングマシンは、スウェディッシュ・ロック・ドリリング製のクレリウス式A-B型で、当初は日本国外から雇い入れた技術者の指導を仰いでボーリングを行った。
1919年(大正8年)から1920年(大正9年)にかけての調査では、田ノ首 - 新町線の計画経路に沿って4か所のボーリング調査を行った。続いて1927年(昭和2年)3月23日から1929年(昭和4年)7月20日までかけて、大正時代の調査とはやや異なる経路で19か所におよぶボーリング調査を行った。さらに1935年(昭和10年)8月13日から11月28日にかけて、弟子待 - 小森江線の経路を調査するため、下関側陸上2か所、海底7か所、門司側陸上6か所の合計15か所でボーリング調査を行った。この際海底ボーリングには、前回の調査後宇部沖ノ山炭鉱に譲渡されていた櫓を借り受けてきて使用した。この際は、田ノ首 - 新町線との比較であったため、実際の弟子待 - 小森江線経路上での海底ボーリング調査は4か所であった。
続いて上り線では7月13日20時に排水を完了し、電気信号関係を完全に復旧させて7月17日に開通させ、一旦下り線を休止して上り線に運行を移したうえで下り線の完全整備を実施し、7月19日8時31分に複線での完全復旧を完了した。
本線のトンネルが復旧した時点ではまだ試掘坑道の排水は終わっておらず、さらに本線トンネルに設置のポンプが未復旧であったため、トンネル内の漏水や線路・電線の洗浄に使った水が流れ込んで、むしろ水位が増える方向であった。表面の水をポンプで吸い上げてはドラム缶にヘドロを詰めて立坑から運び上げるという作業を昼夜三交代で継続し、ようやく8月20日に試掘坑道も復旧が完了した。
国鉄は列車の運行を優先し、11時20分に最後の列車が通過するまで門司方の線路上に土俵による防水壁を築くことができずにおり、これがのちに衆議院運輸委員会で問題にされることになった。一方、第327列車の機関士、トンネルの浸水を発見した保線区員、現場で機関士と運転指令の間の連絡にあたった公安職員2名の計4名が8月31日に「緊密な連絡と臨機の処置により列車の重大事故を未然に防止した」として長崎惣之助日本国有鉄道総裁から国鉄総裁表彰を受け、さらに機関士と保線区員の2名は10月20日に「本年六月の風水害に際し生命の危険を顧みず公務遂行に当たりその功労は特に顕著である」として吉田茂内閣総理大臣より総理大臣表彰を受けた。またトンネル中央部の汚水に潜って排水管閉塞を解決した下関工事事務所職員は、2003年(平成15年)になって叙勲を受けている。
水没事故の経験を生かし、門司方の防水壁はさらに1メートル高くされ、トンネル入口のポンプは従来の約2倍の能力に増強された。
労働者数は、試掘坑道を含む下り線トンネルについてのべ約182万1,000人、上り線トンネルについてのべ約165万人の合計約347万1,000人であった。
在来線の関門トンネルが早鞆の瀬戸ではなく大瀬戸を通過することを選んだのは、早鞆の瀬戸の方が水深が深く、急勾配が許されない鉄道のトンネルでは全長が長くなってしまうことや、既存の鉄道との接続の関係からである。
周辺の鉄道路線網は、本州側を山陽本線が通り、下関駅から関門トンネルをくぐって九州側の門司駅へとつながる。一方、九州側は鹿児島本線が門司港駅を起点とし、門司駅で山陽本線と合流して小倉駅へと通っている。門司港駅は当初門司駅という名前で、門司駅は当初大里駅(だいりえき)という名前であったが、当時、国際貿易港でもあった「門司」が全国的にも著名であったため、1942年4月に改称された。また、関門トンネルの九州側の接続部が大里駅構内となったため、その支障移転により大里駅は600メートルほど小倉方の現在地に移転している。大里駅構内にあった機関庫もこれに合わせて現在の北九州貨物ターミナル駅付近に機関区、客貨車区、操車場とともに整備され、移転した。
このように船舶による関門間連絡が図られてはいたが、旅客にとってもいったん船に乗り換えなければならないことははなはだ不便に感じられており、また悪天候の際には連絡が途絶することも問題視されていた。
山陽鉄道が全通する以前の1896年(明治29年)秋に、博多で第5回全国商業会議所連合会が開催された際に、博多商業会議所から関門間の海底トンネルによる鉄道連絡の提案がすでになされていた。
鉄道院総裁の後藤新平は、1910年(明治43年)4月に鉄道近代化を目的として業務調査会議を設置し、その一環として第4分科で海陸連絡の検討を行った。1911年(明治44年)4月には、海峡のもっとも狭くなる早鞆の瀬戸で横断する橋梁案の検討を東京帝国大学工科大学教授の広井勇に依頼し、1916年(大正5年)3月に報告書が提出された。また比較としてトンネル案の検討を京都帝国大学工科大学教授の田辺朔郎に依頼した。田辺は実地調査の末1911年(明治44年)12月28日に関門トンネル鉄道線取調書を提出し、これに基づいてさらに鉄道院技師の岡野昇が線路選定を行って諸般の調査を行い、1913年(大正2年)1月に報告を提出した。また田辺がロンドンに出張した機会に、関門海峡の地質で水底トンネルの建設が可能かの調査を国外で行うことを委託され、帰国後1915年(大正4年)5月に工事は可能であると報告した。
広井が設計した橋梁はカンチレバー式のもので全長2,980フィート(約908.3メートル)、最大支間1,860フィート(約566.
9月 - 試掘坑道門司方の漏水防止工事開始、1946年4月まで。 12月 - 110キロボルト関門幹線(関門海峡の架空送電線)開通、まもなくトンネル内の22キロボルト特別高圧送電線のケーブルは撤去される。
1946年(昭和21年) 3月 - 彦島変電所竣功、下関・門司両変電所から変圧器と整流器を1台ずつ搬入。 10月 - 彦島変電所廃止、設備を元の変電所に復帰する。
1947年(昭和22年) 4月 - 試掘坑道の二次覆工施工完了。 11月 - 試掘坑道門司方の漏水防止工事を追加施工。
1948年(昭和23年) 2月 - 門司変電区の受電周波数を60ヘルツに変更。 12月 - 試掘坑道下関方の漏水防止工事実施。
1949年(昭和24年)1月 - 下関・門司変電所の水銀整流器を1台ずつ削減し、東海道本線藤枝変電所・磐田変電所に転用。
1953年(昭和28年) 6月28日 - 昭和28年西日本水害の影響で関門トンネルが水没、3週間にわたり通行不能になる。 7月14日 - 下り線トンネルの運転を単線で再開。 7月17日 - 上り線トンネルの運転を再開、いったん上り線に切り替えて下り線を休止。 7月19日 - 複線に復旧。
1954年(昭和29年) 3月 - 強制排流装置設置。 11月30日 - 試掘トンネルと下り線トンネルの連絡斜坑を再掘削。
1955年(昭和30年)2月10日 - 小森江・弟子待ポンプ室改築。
1957年(昭和32年)2月 - 門司変電所に2,000キロワットの水銀整流器を増設。
1958年(昭和33年)3月9日 - 国道2号の関門トンネルが開通。
1961年(昭和36年) 4月13日 - 交直電車の関門トンネル初試運転。