Thames Tunnel: อุโมงค์ใต้แม่น้ำแห่งแรกของโลก

ิในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 ลอนดอนเป็นท่าเรือแม่น้ำที่พลุกพล่านที่สุดแห่งหนึ่งในโลกและสะพานหินอายุ 600 ปีเหนือแม่น้ำเทมส์ก็ใช้งานไม่ได้นาน เช่นเดียวกับสะพานในยุคกลางหลายแห่งที่นี่ก็เต็มไปด้วยอาคารบางแห่งซึ่งบางแห่งก็ยื่นออกมาจากถนนทำให้มีอุโมงค์มืดผ่านการจราจรที่ผ่านไปมา แม้ว่าสะพานจะมีความกว้างประมาณ 8 เมตร แต่ก็มีเพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้นที่สามารถสัญจรได้ ถนนสายนี้ใช้ร่วมกันโดยรถลากวัวเกวียนรถโค้ชและคนเดินเท้าที่มาจากทั้งสองทิศทาง ในชั่วโมงเร่งด่วนการข้ามอาจใช้เวลาถึงหนึ่งชั่วโมง

เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีการข้ามอีกครั้ง แต่ทางข้ามใหม่นี้ไม่ได้เป็นสะพาน แต่เป็นอุโมงค์ใต้แม่น้ำ

ความพยายามที่จะขุดเจาะอุโมงค์ใต้แม่น้ำเทมส์ในอดีต ในปี 1799 วิศวกร Ralph Dodd พยายามสร้างอุโมงค์ระหว่าง Gravesend และ Tilbury และล้มเหลว จากนั้นในปี 1805 วิศวกรชาวคอร์นิชกลุ่มหนึ่งพยายามขุดระหว่าง Rotherhithe และ Wapping แต่ดินเหนียวนุ่มและชุ่มไปด้วยน้ำและวิศวกรเหมืองแร่ที่ใช้หินแข็งไม่สามารถกันน้ำออกจากอุโมงค์ได้ โครงการนี้ถูกทิ้งร้างและวิศวกรประกาศว่าไม่สามารถสร้างอุโมงค์ใต้แม่น้ำได้

แต่ Marc Brunel คิดเป็นอย่างอื่น วิศวกรชาวฝรั่งเศสผู้ปราดเปรื่องที่หลบหนีออกนอกประเทศระหว่างการปฏิวัติฝรั่งเศสและสร้างชื่อให้ตัวเองในอังกฤษบรูเนลเชื่อว่าอุโมงค์ใต้แม่น้ำเทมส์เป็นไปได้ เขาได้ใช้ความคิดบางอย่างในกระบวนการนี้แล้วเมื่อเขาพยายามชักชวนให้จักรพรรดิอเล็กซานเดอร์ที่ 1 แห่งรัสเซียสร้างอุโมงค์ใต้แม่น้ำเนวาในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก แต่จักรพรรดิปฏิเสธข้อเสนอของเขาและสร้างสะพานแทน

Brunel ระบุปัญหาที่วิศวกรคอร์นิชประสบและคิดค้นเทคนิคการขุดเจาะอุโมงค์แบบใหม่ที่ใช้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งในเกือบทุกงานขุดเจาะอุโมงค์ในช่วงสองศตวรรษที่ผ่านมานั่นคือเกราะป้องกันอุโมงค์ มันเป็นโครงสร้างชั่วคราวที่กดกับหน้าอุโมงค์และช่วยปกป้องคนงานและตัวโครงการจากวัสดุที่ตกลงมาหรือในถ้ำ กล่าวกันว่า Brunel ได้รับแรงบันดาลใจจากประสิทธิภาพในการขุดของหนอนเรือบนท่อนไม้ที่จมอยู่ใต้น้ำซึ่งเขาเก็บขึ้นมาขณะทำงานในอู่ต่อเรือ

แผนผังของโล่อุโมงค์ที่ใช้ในการสร้างอุโมงค์เทมส์ในลอนดอน

กำแพงป้องกันอุโมงค์ของ Brunel ประกอบด้วยโครงเหล็กขนาดใหญ่รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งมี 36 ห้องแบ่งออกเป็นสามระดับ แต่ละห้องเปิดไปทางด้านหลัง แต่ปิดด้านหน้าด้วยกระดานที่เคลื่อนย้ายได้ ด้านหน้าถูกกดให้แน่นกับหน้าอุโมงค์และคนงานจะถอดไม้กระดานออกทีละแผ่นและขุดดินด้านหลังให้ลึกตามที่กำหนดไว้ จากนั้นบอร์ดจะถูกดันเข้าไปในรูและขันกลับเข้าที่ก่อนที่จะนำบอร์ดถัดไปออก กระบวนการทั้งหมดถูกทำซ้ำจนกว่าจะขุดดินด้านหลังกระดานทั้งหมด จากนั้นโครงเหล็กทั้งหมดก็เคลื่อนตัวไปข้างหน้าอย่างลำบากและส่วนที่ขุดขึ้นใหม่ก็ถูกทุบด้วยอิฐและปูน

โล่ขุดเจาะอุโมงค์เป็นรูปแบบการปฏิวัติ แต่งานช้าโดยมีความคืบหน้าเพียง 8 ถึง 12 ฟุตต่อสัปดาห์ และแม้ว่าโล่จะทำงานได้ดีในการป้องกันการติดถ้ำ แต่การซึมเข้าก็เป็นอีกปัญหาหนึ่ง น้ำเน่าเสียที่เต็มไปด้วยสิ่งปฏิกูลจากแม่น้ำเทมส์ด้านบนหยดลงมาจากหลังคาอุโมงค์และทำให้พื้นที่ระบายอากาศไม่ดีเป็นพิษ คนงานเหมืองหลายคนรวมทั้งบรูเนลเองก็ล้มป่วยด้วยโรคท้องร่วงปวดศีรษะและตาบอดชั่วคราว ปั๊มทำงานตลอดเวลาในการดึงน้ำออกจากอุโมงค์และเมื่อล้มเหลวเพลาทั้งหมดจะท่วมลึกหลายฟุต

แบบจำลองขนาดของโล่อุโมงค์ของ Marc Brunel ในพิพิธภัณฑ์ Brunel ที่ Rotherhithe ภาพ: Duncan Kimball

ในปีพ. ศ. 2370 คนงานขุดเจาะโพรงในแม่น้ำและน้ำก็ไหลทะลักเข้ามาด้วยความดุร้าย Isambard Kingdom Brunel ลูกชายของ Brunel ต้องหย่อนตัวลงในระฆังดำน้ำจากเรือเพื่อซ่อมรูที่ก้นแม่น้ำโยนถุงดินเหนียวอุดรู หลังจากเกิดเหตุร้ายอีกครั้งและการเสียชีวิตของชายหกคนในปีพ. ศ. 2371 บรูเนลก็หมดเงิน หน้าอุโมงค์ถูกปิดล้อมและถูกทิ้งร้าง

ต้องใช้เวลาอีกเจ็ดปีกว่า Brunel จะหาเงินได้มากพอที่จะเริ่มการขุดอุโมงค์ใหม่ นอกจากนี้เขายังสร้างเกราะป้องกันอุโมงค์ที่ดีขึ้นซึ่งสามารถต้านทานแรงกดดันของแม่น้ำเทมส์ได้ แม้จะมีการเปลี่ยนโล่อุโมงค์เก่าด้วยแบบจำลองที่ดีกว่า แต่ก็ต้องใช้เวลาอีกหกปีในการทำงานตลอดเวลาก่อนที่อุโมงค์จะปรากฏขึ้นที่ Wapping ในปี พ.ศ. 2384

อุโมงค์เทมส์เป็นความสำเร็จของวิศวกรรมโยธา แต่ก็ไม่ใช่ความสำเร็จทางการเงิน อุโมงค์นี้ใช้เงินมากกว่าครึ่งล้านปอนด์ในการสร้างซึ่งเกินกว่าประมาณการค่าใช้จ่ายเริ่มต้น ข้อเสนอในการสร้างทางเข้าเพื่อรองรับรถล้อเลื่อนก็ล้มเหลวเนื่องจากค่าใช้จ่ายและในช่วงแรกใช้เฉพาะคนเดินเท้าเท่านั้น อย่างไรก็ตามมันได้กลายเป็นที่นิยมของนักท่องเที่ยวโดยดึงดูดผู้คนราวสองล้านคนต่อปีแต่ละคนจ่ายเงินเพื่อผ่าน

ในปีพ. ศ. 2408 อุโมงค์นี้ถูกซื้อโดย บริษัท รถไฟลอนดอนตะวันออกและได้รับการดัดแปลงเพื่อใช้ทางรถไฟ ต่อมาได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของรถไฟใต้ดินลอนดอนและใช้งานได้จนถึงปีพ. ศ. 2505