今回は、代表的なトンネルの施工方法の一つ「シールド工法」について解説します。
シールド工法は、都市部や河川下にトンネルを造る場合に採用されることの多い工法です。
シールド機（シールドマシン）と呼ばれる機械や各種機器が用いられ、泥土圧式と泥水圧式があります。
ここでは泥土圧式を例に解説するので、施工管理技士の皆さんはおさらいしておきましょう。

シールド機とは

シールド工法は、トンネルを掘削した直後からトンネルの壁を造っていく工法です。
工事には、シールド機という巨大な筒状の機械を使用します。
「土を削る」、「土を運搬する」、「前進する」、「セグメント（トンネルの壁）を組立てる」の4つの作業サイクルを繰り返すことで、トンネルを掘り進めていくのです。
スポーク型と呼ばれるカッターフェイス（カッターヘッド）には、その中心から放射状に渡されているスポークに約500個のカッタービットが設置されています。
そして、カッタービットが回転しながら土砂を削っていきます。

シールド工法のメリットは、以下の2点になります。
１つ目は、脆弱な地盤を含むさまざまな地質での使用が可能なことです。
２つ目は、地上にビルが建ち並ぶ都市部でも、周辺の環境に悪影響を与えることなく安全にトンネルを施工できることです。

今後、都心部を中心に増えていくトンネル工事には、シールド機がますます活躍する機会が増えていくでしょう。

シールド機の動き方

次に、作業の流れを説明します。
①土を削る
カッターフェイス（カッターヘッド）を土に押し当て、ハイパワーで回転することで土を掘削していきます。カッタービットが岩盤を細かく砕きます。左右に回転可能なカッタービットは、約2分で1回転の速度で回転します。
②土を運搬する
削られた土は、開口部から中に入ります。内部のスクリューコンベアを通り、さらに後方のベルトコンベアに載って、トンネル外に運搬されます。
③前進する
掘削しながら前進します。内部で組立てたセグメントにシールドジャッキを押しつけることによって姿勢を安定させ、伸びることで前進していきます。
④セグメント（トンネルの壁）を組立てる
エレクターがセグメントをリング状に組立て、トンネルの壁を造ります。セグメントは鉄筋コンクリート製、もしくは鋼製です。

この４つの作業サイクルを繰り返すことで、安全かつ安定して掘削を進めることができます。
機械の内部には隔壁があり、作業員の作業部分と土砂を溜める部分とが分かれています。
掘削後、シールド機は解体してトンネルの外に出します。

工法の特徴と作業の流れを把握しよう

今回は、都市部や河川下などにトンネルを施工する際、土砂の崩壊を防ぎながら安全に作業が進められるシールド工法と、工法で使われるシールド機について泥土圧式を例にとって説明しました。
施工管理技士としてトンネル工事に関わることになったときに備え、工法についてしっかりと知っておきましょう。