テムズトンネル（Thames Tunnel）は、ロンドンのテムズ川河底に、ロザーハイズ（英語版）とワッピングを結んで建設された水底トンネルである。幅35フィート（約11メートル）、高さ20フィート（約6メートル）の断面で、全長は1,300フィート（約396メートル）あり、満潮時の川の水面の下75フィート（約23メートル）のところを通っている。航行可能な河川の下に初めて建設に成功したトンネルであるとされ[1]、トマス・コクランおよびマーク・イザムバード・ブルネルが新たに発明したシールド工法の技術を使って、ブルネルとその息子のイザムバード・キングダム・ブルネルが1825年から1843年までかけて建設した。

このトンネルはもともと、馬車を通すために設計されていたが、実際に馬車が通ることはなかった。現在ではロンドン・オーバーグラウンドの鉄道が通っている。
歴史と発展
建設建設中のテムズトンネル内部、1830年

19世紀初頭の時点で、テムズ川の両岸で発達しつつあったドックを結びつけるために、北岸と南岸の間を結ぶ新たな交通手段の需要が高まっていた。技術者のラルフ・ドッド（英語版）が1799年に、グレイブズエンド（英語版）とティルベリー（英語版）を結ぶトンネルの建設に取り組んだが、失敗していた[2]。

1805年から1809年にかけて、リチャード・トレビシックを含むコーンウォール人の鉱山掘りの人々が、より上流のロザーハイズとワッピング/ライムハウスの間でトンネルを掘ることに挑んだが、地質が悪かったために失敗した。彼らは堅い岩を掘削する手法を用いたが、軟らかい粘土やクイックサンドの地質に対しても掘る方法を変えなかった。この「テムズ・アーチウェイ」プロジェクトは、全体の1,200フィート（約366メートル）中1,000フィート（約305メートル）のところまで先進導坑を掘った時点で2回水没して中止となった[3]。このトンネルの断面は、わずか2-3フィート×5フィート（約61 - 91センチメートル×1.5メートル）しかなく、旅客が通行するために用いる、より大きなトンネルを掘る際の排水路として建設されたものであった[4]。テムズ・アーチウェイプロジェクトの失敗により、技術者たちはトンネルの建設は非現実的であると考えるようになった[5]。

しかし、フランスからイギリスに帰化したマーク・ブルネルはこの考えを受け入れなかった。1814年には彼は、ロシアのアレクサンドル1世に対して、サンクトペテルブルクのネヴァ川の下をくぐる水底トンネルの建設を提案している。この提案は受け入れられず、代わりに橋が建設されることになったが、ブルネルは新しいトンネル工法のアイデアを発展させつつあった[2]。

ブルネルとトーマス・コクランは、1818年1月にトンネル工法としては革命的な進歩となるシールド工法の技術の特許を取得した。1823年にブルネルは、ロザーハイズとワッピングを結び彼のシールド工法を使って建設するトンネル計画を作成した。ウェリントン公など個人投資家からの出資を得られ、1824年にテムズトンネル会社が設立され、1825年2月に着工した[3]。

最初の工事は、南岸のロザーハイズで、川岸から150フィート（約46メートル）離れた位置に大きな立坑を建設することであった。直径50フィート（約15メートル）の鉄製の円筒が地上で組み立てられ、これを用いて立坑の建設が行われた。この円筒の上に高さ40フィート（約12メートル）、厚さ3フィート（約91センチメートル）の煉瓦の壁が造られ、さらにその上には掘削時にポンプを駆動する強力な蒸気機関が据え付けられた。この装置全体の重量はおよそ1,000トンであった[2]。円筒の下部はふちが尖らされており、この下の土砂を作業員が手作業で取り除いた。これにより円筒全体は自重により、まるで巨大な型抜きが軟らかい土壌をくりぬくかのように、次第に地中に潜りこんでいった。沈下の途中で、土圧が円筒をきつく締めつけてきたために円筒の沈下がある地点で止まってしまったが、追加の50,000個の煉瓦のおもりが加えられて沈下を再開した。こうした問題は、円筒の側面が完全に平行になっているために起きたものだと判明したため、後にワッピング側の立坑を建設した際には、下部が上部より直径が太くなるように設計された。このテーパーの付けられた設計により、途中で土圧に捕まらずに沈下できるようになった。1825年11月にロザーハイズ立坑は所定の位置まで掘削され、トンネル工事に着手できる状態となった[3]。テムズトンネル建設に使われたシールドの図ロザーハイズのブルネル博物館（英語版）に展示されているシールドマシンの模型

シールドは、ヘンリー・モーズリーのラムベス（英語版）にある工場で製作され、ロザーハイズ立坑において組み立てられた。シールドはブルネルがテムズトンネルを建設するにあたって鍵となる技術であった。イラストレイテド・ロンドン・ニュースではその動作を以下のように説明している。.mw-parser-output .templatequote{overflow:hidden;margin:1em 0;padding:0 40px}.mw-parser-output .templatequote .templatequotecite{line-height:1.5em;text-align:left;padding-left:1.6em;margin-top:0}この偉大な掘削工事は、シールドと呼ばれる強力な装置を使って行われる。シールドは12個の枠を備えており、枠同士は本棚のように互いに隣り合って並べられ、さらにこれが3段縦に並べられて、合計で36か所の部屋で構成されている。1か所が1人の作業員用で、後ろ側は開いているが前側は取り外しできる板で覆われている。前側は掘削対象となる地面に向けられ、作業員は前の板を1枚取り外すと、ある指定された深さまでその板の奥にある地面を掘削し、新たに露出した地面を抑えて板を戻す。この板はこの時点でシールドの部屋より前に置かれるので、支柱を使って支える。前面の板がすべて前進すると、各セルは上部と下部に取り付けられた2個のスクリューによって掘削で空いたスペースへ前進し、後に完成した煉瓦の覆工が残る。この作業を繰り返して前進する。掘削作業員が前部で作業する間に後部で煉瓦の覆工が形成される[6]。

シールドに取り付けられた12個の枠は、それぞれ7トン以上の重さがあった[4]。