関門トンネル (山陽本線)
5月15日 - 下り線トンネル門司方潜函工法部竣功、上り線トンネル門司方第一立坑に圧気開始。 5月24日 - 下り線トンネル門司方開削工法部竣功。 5月31日 - 下り線トンネル軌道工事竣功。 6月11日 - 下り線トンネルで試運転開始。 6月20日 - 下り線トンネルで臨時扱いで貨物列車の営業運転を開始。 6月30日 - 上り線トンネル下関方立坑竣功。 6月 - 下関変電区・門司変電区発足、両変電所とも、水銀整流器2,000キロワット×2。 7月1日 - 下り線トンネルが正式に開通、貨物専用、上り線トンネル門司方第二立坑に圧気開始。 7月10日 - 関森航路の車両航送が廃止。 7月17日 - 上り線トンネル門司方第一立坑竣功。 7月22日 - 上り線トンネル門司方第二立坑竣功。 9月27日 - 高松宮宣仁親王が鉄道省臨時列車でトンネルを通過視察。 10月6日 - 戦時陸運非常体制の閣議決定、上り線の建設を昭和18年度中に繰り上げ竣功させる方針となる。 10月11日 - 臨時旅客列車がトンネルを通過、初の旅客運用。 10月13日 - 上り線トンネル門司方圧気工法部の第一立坑と第二立坑の間で噴発事故発生、5名殉職。 11月1日 - 下関工事事務所を下関地方施設部に改称。 11月15日 - 下り線トンネル電気設備竣功、下り線トンネルの旅客運用正式開始。 11月23日 - 第3回大日本吹奏樂大会関門トンネル開通記念(大日本吹奏樂連盟・朝日新聞社主催)を福岡中学校他の会場で開催。
1943年(昭和18年) 1月7日 - 上り線トンネル門司方シールド工法部、シールド組立開始。 5月4日 - 上り線トンネル門司方シールド工法部着工。 5月7日 - 上り線トンネル門司方シールド工法部で圧気開始。
シールドマシンは、初期には様々な形状のものがあったが、関門トンネル工事の時点では諸国とも円形断面のものがほとんどであり、関門トンネル用のシールドマシンも同様に円形断面を採用した。セグメントリングの外径は7メートルであり、各国の例を参考に22ミリメートル厚の鉄板3枚を重ねた尾部を採用し、またセグメントリングに対する余裕を50ミリメートル見込んだため、合計してシールドの外径は7,182ミリメートルとなった。尾部の長さは、下り線用について環片2個分の1,500ミリメートルに余裕250ミリメートル、シールドジャッキの沓の長さ310ミリメートル、環片とシールドジャッキの間の余裕50ミリメートルとして合計2110ミリメートルとし、上り線用については環片2個分を1,600ミリメートルに余裕を200ミリメートル、環片とシールドジャッキの間の余裕を100ミリメートルとしたため合計2,210ミリメートルとなった(シールドマシンの側面図を参照)。ジャッキ本体部の長さは上下線とも1,700ミリメートル、この先に地山に食い込む刄口が設けられ、また作業員が安全に作業できるように上部はひさしのように伸ばしたことから、この部分の長さは上部で1,600ミリメートル、下部で800ミリメートルとされた。この結果、シールドマシンの全長は下り線用で下部5,010ミリメートル、上部5,810ミリメートル、上り線用で下部5,110ミリメートル、上部5,910ミリメートルとなった。総重量は約200トンである。
漏水量は、完成からまもない1944年(昭和19年)では1,743立方メートル/日あったが、1952年(昭和27年)には2,274立方メートル/日まで増加したあと、2007年(平成19年)には450立方メートル/日程度まで減少している。これは、地下水位以下に建設されたトンネルとしてはかなり少ないもので、非常に丁寧に施工された結果であると推定されている。また上り線の方が下り線より漏水量が少なく、先に開通した下り線の結果を受けて上り線では入念な対策が取られた結果だと考えられている。漏水量の減少は、漏水防止処置が進んだことと、下関側で地上の宅地化が進んだ結果であると推定されている。湧水中に含まれる海水の量は、1991年(平成3年)時点の調査では、総湧水量が800トン/日程度のうち10パーセント程度の約80トン/日程度であった。海底トンネルにおいて、コンクリート構造物の管理上問題となるのは、海水からの塩化物イオンの侵入による鉄筋の腐食と硫酸塩によるコンクリートの化学的腐食であるが、2009年(平成21年)までの時点では特に大きな変状はなく、コンクリートの圧縮強度にも低下は見られていない。トンネルは全体として健全な状態にあり、覆工に大規模な補修・補強対策を施す必要性は認められていない。なお、1993年(平成5年)時点で関門トンネルの施設修繕費用は年1億円程度とされている。
この直後の11時30分ごろ、防水壁の上を越えて水が滝のようにトンネル内に流れ込み始めた。トンネル内各所に据えつけられた排水ポンプがフル稼働したが、11時45分ごろに上り線トンネル中央部のポンプが、11時50分ごろには門司方入口のポンプが使用不能となり、12時には下り線トンネル中央部のポンプ室の配電盤が浸水して爆発した。本線トンネルから溢れた水は試掘坑道に流れ込み、弟子待と小森江の試掘立坑底部に集まってきた。浸水により繰り返し遮断器が動作する中を変電所から排水ポンプへ強行送電が続けられていたが、ポンプ室は次々に機能を停止していき、13時5分にはポンプ室への送電が打ち切られた。ポンプ室に詰めていた職員は全員が脱出に成功した。排水機能を失った関門トンネルは急速に水没していき、上り線1,880メートル、下り線1,760メートルが水没して推定浸水量は約9万立方メートルに達した。16時すぎに浸水が止まった時点で確認したところ、トンネル全長の約3分の2が天井まで浸水しており、関門トンネルによる本州と九州の連絡は切断されてしまった。
関門間の輸送が途絶したため、下関駅と門司港駅を結んで運航されていた関門連絡船の豊山丸、長水丸、下関丸を使って旅客・小荷物・新聞類の代替輸送にあたるとともに、支援として大島航路から七浦丸を投入した。貨物輸送については国鉄所有の船舶のほかに、汽船や漁船、機帆船なども借り上げて代行輸送を行った。
まだ試掘坑道を建設中であった1937年(昭和12年)12月から下り線トンネルの掘削にも着手し、門司側からは日本では3番目というシールド工法も使用して建設が進められ、それまでの2つのトンネルはいずれも技術的問題でシールド工法での掘削を工事途中で断念していたため、実質的に日本国内初のシールド工法で建設されたトンネルといえる。
1942年(昭和17年)6月11日に最初の試運転列車が下り線トンネルを通過し、7月1日に貨物列車用に開通、11月15日に旅客列車用にも開通し、まずは単線での供用を開始した。上り線トンネルについては、1940年(昭和15年)に着工が決定され、1944年(昭和19年)8月8日に開通し、下り線から上り線に列車を移したうえで下り線トンネルの改修工事を行って、9月9日から複線での運転が開始された(→建設)。
第二次世界大戦中は船舶不足に陥る中、九州・本州間の連絡に重要な役割を果たした。1953年(昭和28年)6月28日には昭和28年西日本水害により水没し、復旧には2週間ほどを要した。当初から直流電化で開業した関門トンネルは、1960年代に入ると九州島内を交流電化する方針となったことから直流と交流の接続点ともなり、門司駅構内に交直デッドセクションが設けられ、そのための特徴的な車両が通過するようになった。1958年(昭和33年)から1975年(昭和50年)にかけて、関門海峡を渡る国道や高速道路、新幹線も開通したことで並行路線が実現された。
1987年(昭和62年)の国鉄分割民営化に際しては、九州旅客鉄道(JR九州)が第一種鉄道事業者として施設を承継した(→運用)。また、日本貨物鉄道(JR貨物)がトンネルを含む区間の第二種鉄道事業者として、貨物列車の運行を行っている。
関門トンネルの工事では、シールド工法および圧気工法を採用した区間があるため、常時多量の電力を必要とし、空気圧縮機や排水ポンプが停止する事故は避けなければならなかった。このため周辺の変電所や余剰電力の状況を調査して電力供給の計画を立てた。
第二次世界大戦後の日本では、地域別に商用電源周波数の統一作業が進められ、九州地方では60ヘルツ電源へと統一された。しかし統一作業が実施される以前は、北九州地区は50ヘルツで電力供給されており、下関側の60ヘルツと周波数の相違が存在していた。そのままでは機械の運用上不便で、試掘坑道貫通後に双方の工事現場を単一配電にして電力の融通を図ることができなくなるため、下関側の変電所に周波数変換機を設置して、工事現場はすべて50ヘルツの電源に統一することにした。
下関側は山口県電気局(のちに中国配電)、門司側は九州電気軌道(のちに九州配電)が電力供給を行った。山口県電気局側では、電力は前田火力発電所から彦島変電所を経由して3,300ボルトで受電し、工事最盛期には1,000キロワットの消費を見込んだ。
地質調査の結果、区間ごとに以下の工法が採用された。
なお以下の記事・図・表においては、山陽本線神戸駅起点でのキロ程を用いて位置を表記し、たとえば508キロメートル881メートル20を508K881M20と略記する。キロ程については、1934年(昭和9年)12月1日に麻里布(のちの岩国) - 櫛ケ浜間で岩徳線が開通してこちらが山陽本線となったため、関門トンネル着工時点では下関駅の神戸起点のキロ程は507.6キロメートル、1942年(昭和17年)4月1日付で実施された下関駅の改キロ後は507.0キロメートルであった。1944年(昭和19年)10月11日に再び山陽本線の経路は元の海側を周る柳井経由の線路に戻され、下関駅のキロ程は528.7キロメートルになった。この結果、たとえば1979年(昭和54年)作成の資料では下り線の入口キロ程は530K614Mとなっている。この記事では、工事誌に記載されている着工時点のキロ程で一貫して記載する。
まず下関方の取付区間は、地質的にもその他の点でも一般的な山岳トンネルと異なるところがないため、普通工法を採用した。
当初は、関門トンネルはまず単線で完成させ、将来的に交通量が増加したときに追加の単線トンネルを施工して複線とする計画であった。しかし関門間の交通量が急増したため、まだ下り線トンネルを建設中であった1940年(昭和15年)の第75回帝国議会において上り線トンネルの予算の協賛を受けて着工が決定した。
下り線トンネルの建設に労力を割かれていたため、本格的に着工するのは余力ができてくる1942年(昭和17年)になってからであり、この時点では1945年(昭和20年)3月末に上り線完成、4月1日をめどに開通させる計画であった。しかし1942年(昭和17年)10月6日に戦時陸運非常体制の一環として、九州産の石炭を本州に送るために、上り線トンネルを昭和18年度中に繰り上げ完成させるとの方針が閣議決定され、鉄道省本省からも工期の極力繰り上げの指示がなされたことから、急速に工事が進められることになった。なお、門司方から443.5メートルの開削工法区間・潜函工法区間は、下り線建設時に同時に施工済みであり、上り線トンネルの工事はこれより下関方の区間である。