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シールド工法とは何か：施工の流れと施工管理での確認ポイント
けんせつる
シールド工法って何？地下鉄みたいなトンネルはどうやって掘るの？
この記事の要点
シールド工法は、シールドマシン（掘削機）で地盤を掘削しながら、掘削面の崩壊を防ぎつつセグメント（覆工部材）を組み立てて地下トンネルをつくる工法です。地下鉄・上下水道・共同溝などで使われます。
施工管理ではセグメントの品質・組立精度の確認と地盤変位の計測管理が主なチェックポイントです。また土圧式と泥水式の工法の違いは地盤条件によって選定されます。
シールド工法はトンネル工事の主要工法のひとつです。仕組みと管理ポイントを整理しましょう。
シールド工法にはどんな種類があるのか
シールド工法は掘削面（切羽）の安定方法によって主に2種類に分かれます。
| 種類 | 安定方法 | 主な適用地盤 |
|---|---|---|
| 土圧式（泥土圧式） | 掘削土砂をカッターチャンバー内に充満させて土圧で切羽を安定させる | 粘性土・砂質土（比較的水位が低い） |
| 泥水式 | 泥水（ベントナイト泥水）を加圧して切羽の水圧・土圧に対抗する | 砂礫地盤・地下水位が高い地盤 |
土圧式・泥水式の選定基準と切羽安定管理の確認事項については、国土交通省のシールドトンネル工事施工管理チェックシート（下図）でも確認できます。
ザックリ言えば、「土圧式は掘削土自体で切羽を押さえる、泥水式は専用の泥水で押さえる」という違いです。
どちらを採用するかは地盤の種類・地下水位・施工深度によって設計段階で決定されます。
施工の流れはどうなっているのか
シールド工法の施工手順は次の通りです。
- 立坑（発進坑・到達坑）の築造：シールドマシンを地下に搬入するための縦坑を設ける
- シールドマシンの発進：立坑からシールドマシンが掘削を開始する
- 掘削とセグメント組立の繰り返し：カッターで掘削→後方でセグメントを組立→シールドマシンが前進、というサイクルを繰り返す
- 裏込め注入：セグメントと地盤の隙間（テール空隙）にモルタル・グラウト等を注入して隙間を埋める
- 到達坑への到達・撤去：シールドマシンが到達坑に到達し、回収または解体する
セグメントの確認ポイントはどこか
セグメントはトンネルの覆工（ライニング）となる主要構造部材です。
- 搬入時の受入確認：セグメントの種類・寸法・品質（ひび割れ・欠け）が設計図書・製品仕様書と一致しているか確認する。RCセグメントは製品検査記録を確認する
- 組立精度の確認：各セグメントのリング内の目地幅・真円度が設計値の範囲内かを確認する。目地ズレが過大だと止水不良・構造上の問題が生じる
- ガスケット（止水材）の確認：セグメント接合部のガスケット（弾性シール材）が正しく装着されているか確認する
- ボルト締付けの確認：セグメント同士を接合するボルトが所定のトルクで締付けられているか確認する
セグメントの受入確認・組立精度・ガスケット・ボルト締付けの具体的なチェック内容については、国土交通省のシールドトンネル工事施工管理チェックシート（下図）でも確認できます。
地盤変位の計測管理はどう行うのか
シールド工法の施工中は、切羽通過に伴って地盤変位・地表沈下が生じます。
近接する建物・道路・埋設管に影響しないよう、計測管理が重要です。
- 計測計画の確認：着工前に計測計画（計測項目・計測位置・計測頻度・管理基準値）を確認する
- 地表沈下の管理：切羽通過前後の地表沈下量を計測する。一般的な管理基準値は設計条件・近接建物の重要度によって異なり、施工計画書で定められている
- 裏込め注入の管理：テール空隙（シールドが通過した後に生じる空洞）への裏込め注入量が適正か確認する。注入不足は地盤沈下の直接原因になる
- 計測値が管理基準値に近づいた場合：掘進速度の低下・裏込め注入の増量等の対策を検討し、監督員・設計者に報告する
例えば、切羽がある位置の真上の地表で急激な沈下が観測された場合、シールドマシン前面の土圧管理が不十分な可能性があります。
計測データを日次で確認して異常を早期に検出することが、シールド工事の施工管理の基本です。
混同しやすい用語の整理
土圧式 vs 泥水式
土圧式（泥土圧式）は掘削土砂で切羽を安定させる。泥水式はベントナイト泥水を使って切羽を安定させる。地盤条件（土質・地下水位）によって選定する。
シールド工法 vs 開削工法
シールド工法は地下を掘削機で掘り進めるため地表を掘り起こさない（非開削）。開削工法は地表から掘削して構造物をつくる工法。市街地の地下工事では非開削のシールド工法が選ばれることが多い。
一問一答
シールド工法の土圧式と泥水式の主な違いは何か？
切羽（掘削面）の安定方法が異なる。土圧式は掘削土砂をチャンバー内に充満させて安定させる。泥水式はベントナイト泥水を加圧して安定させる。地盤の種類・地下水位によって選定する。
シールド工法で「裏込め注入」を行う目的は何か？
シールドマシン通過後に生じたテール空隙（セグメントと地盤の隙間）を埋めて地盤沈下を防ぐため。裏込め注入が不足すると地盤沈下が発生する。
セグメントの受入確認でチェックすべき主な項目は何か？
種類・寸法の一致確認、ひび割れ・欠けの有無、ガスケット（止水材）の有無、製品検査記録の確認。
計測値が管理基準値に近づいた場合、施工管理者はどう対応するか？
掘進速度の低下・裏込め注入の増量等の対策を検討し、監督員・設計者に報告する。管理基準値を超えた場合は施工を一時停止して協議する。
シールド工法と開削工法の主な違いは何か？
シールド工法は地表を掘り起こさず地下を掘削機で掘り進める非開削工法。開削工法は地表から掘削する。市街地の地下工事では交通・近隣への影響を抑えるためシールド工法が選ばれることが多い。
まとめ
- シールド工法はシールドマシンで掘削しながらセグメントを組み立てて地下トンネルをつくる工法。土圧式と泥水式は切羽の安定方法が異なる。
- セグメントの確認は受入検査（品質・寸法）・組立精度（目地・真円度）・ガスケット・ボルト締付けの4点。
- 地盤変位の計測管理は施工中の最重要管理項目。裏込め注入量の記録と計測データの日次確認が基本。
- 計測値が管理基準値に近づいたら掘進速度の調整・注入増量等の対策と監督員への報告を行う。薬液注入も補助的な対策として検討する。
RC・鉄骨の施工管理はRC・鉄骨の施工管理にまとめています。
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＞ 山留め工法の種類と特徴を確認する
参考資料
・土木学会「シールドトンネル工学」
・国土交通省「地下埋設物を保護するための施工指針」
※ この記事の法令確認日：2026年5月
管理人からのコメント
シールド工法の施工管理で特に重要なのが「裏込め注入の記録管理」です。
テール空隙への注入量が不足すると地盤沈下に直結しますが、注入量を「入れた気がする」という記録では品質証明になりません。各リングごとの注入量・注入圧の記録を施工記録として必ず残すことが基本です。
また、計測データの見方を知らずに「毎日数字を記録するだけ」では管理にならないんです。管理基準値（注意・警戒・限界の3段階が多い）と実測値の差を常に意識して、異常の兆候を早めに捉える習慣が大切です。