シールド工事とは？仕組みから施工管理の仕事内容、白岩工業の実績まで詳しく解説

私たちが毎日何気なく利用している地下鉄や高速道路、水道・ガスといったライフライン。
これらの多くが、地下に張り巡らされたトンネルによって支えられています。そのトンネルをつくる代表的な工法が「シールド工事」です。

しかし、シールド工事という言葉を耳にしたことはあっても、実際にどのような仕組みで工事が進むのか、どんな人たちが携わっているのかを詳しく知る機会はあまりないかもしれません。

この記事では、シールド工事の基本的な仕組みや工法の特徴から、施工管理者として実際に求められる業務内容、さらには白岩工業が手がけてきた代表的な現場の声まで、幅広くご紹介します。

建設業界・土木に興味のある就活生や転職希望者の方にとって、仕事のリアルを知る入り口になれば幸いです。

シールド工事とは

シールド工事とは、「シールドマシン」と呼ばれる専用の掘削機械を使って地中にトンネルを掘り進め、道路・鉄道・上下水道・ガス管といった都市インフラを地下に構築する工事のことです。

地上を大きく掘り起こさずに施工できるため、すでに建物や設備が密集している都市部でも対応できるのが最大の特徴です。
普段あなたが利用している地下鉄の路線や幹線道路のトンネル、街の地下を走る上下水道管の多くが、このシールド工法によってつくられています。

シールドマシンは先端のカッターヘッドで地盤を削りながら前進し、掘り進んだ空間の内側に円形のコンクリートブロック（セグメント）をリング状に組み立てることでトンネルの外壁を形成します。
掘削と覆工を同時並行で進められるため、地盤の崩壊を防ぎながら安全に施工できる点が大きな利点です。

シールドマシンの口径は用途によって幅広く、ガス管設置では直径2m強のものから、大規模な道路トンネルでは直径10m超の大断面まで、さまざまな規模の施工に対応しています。

なぜ都市部でシールド工法が選ばれるのか

地面を上から掘り下げていく「開削工法」と比べたとき、シールド工法が選ばれる最大の理由は「地上への影響を最小限に抑えられる」点にあります。

都市部の地下には、通信ケーブル・既設の水道管・電力設備などが複雑に埋設されています。
開削工法ではそれらへの対応が難しく、工事期間中に交通規制や生活への支障が生じます。

一方シールド工法は地中を横に掘り進めるため、地上の交通や住民生活を大きく妨げることなく施工できます。
国道や鉄道の直下であっても、上を通る車や電車を止めることなくトンネルを構築できるのはシールド工法ならではの強みです。

ただし、地中に通信設備などが集中している場所ではライフラインの受け替えが必要なため、あえて開削工法が選ばれるケースもあります。
どちらの工法が適切かを判断するのも、施工管理者の重要な役割のひとつです。

日本の身近な場所にあるシールド工事の事例

シールド工法は、私たちの生活を支える数多くのインフラに使われています。代表的な3つの事例を見てみましょう。

東京・大阪の地下鉄トンネル

毎日の通勤・通学で利用する地下鉄のトンネルは、シールド工法の最も身近な事例です。1960年代以降、東京や大阪の都市部では開削工法では対応できない深い場所にトンネルを延ばす必要が生じ、シールド工法が本格採用されるようになりました。

駅と駅の間をつなぐ区間のほぼすべてがシールド工法で施工されており、地下鉄の先頭車からトンネルを覗くと、丸い断面が続く区間がシールドトンネルです。

参考：トンネル｜鉄道建設技術｜JRTT鉄道・運輸機構

東京湾アクアライン（海底道路トンネル）

川崎と木更津を結ぶ東京湾アクアライン（1997年開通）の海底トンネル区間（約9.6km）は、口径14.14mという当時世界最大級のシールドマシンを複数台投入して掘削されました。

軟弱な海底地盤・最大6気圧の水圧・両側からのドッキング精度など前例のない課題が山積したことから「土木のアポロ計画」とも称された一大国家プロジェクトです。

最終的なトンネル接合時の誤差はわずか5mmに抑えられ、日本の土木技術力を世界に示しました。

参考：東京湾アクアラインの建設｜東京湾横断道路株式会社

首都高速道路日本橋区間地下化事業（進行中）

日本橋の川の上に架かる首都高を撤去し、地下に移設するプロジェクトが現在進行中です。
複数の地下鉄路線・上下水道・ガス管が入り組む都心の地下を、シールドマシンで精緻に掘り進めることで日本橋川の景観を取り戻す事業で、地下ルートの完成は2035年度を予定しています。
「針の穴に糸を通すような」精密なシールド施工が求められる、現代都市工学の象徴的な事例です。

参考：シールドトンネル工事区間｜首都高速道路日本橋区間地下化事業

シールド工事の流れ

シールド工事は、大きく4つの工程に分かれて進みます。現場ごとに地盤・地形・周辺環境の条件が異なるため、工程の内容も現場に応じて変化します。
ここでは、白岩工業が実際に手がけた現場での経験をもとに、各工程の内容をご紹介します。

準備工・立坑の掘削とマシン組立

シールド工事の現場は、まるでひとつの工場のようです。
地下でシールドマシンを稼働させるには、地上にプラント（設備施設）を設置する必要があり、大量の資材や機材を搬入するための土台づくりも欠かせません。

また、設計深度まで垂直に立坑（縦穴）を掘り、シールドマシンを分割して搬入・地下で組み立てます。地上発進型の場合は立坑が不要なケースもあります。

初期掘進

掘進開始直後は、シールドマシンを動かすための装置・設備の組み立てをトンネル坑内に設置するまでの期間を指します。地上から必要な設備を一つずつ投入・設置しながら進行するため、作業スペースが限られており、進行距離は短く時間もかかります。
この段階では、仮セグメントを使って推進力を確保しながら少しずつ掘り進めていきます。

段取替工・本掘進

初期掘進後、本格的な掘進に向けてさらなる準備を行います。大型設備の基礎工事や、掘り出した土を地上へ運ぶベルトコンベアの設置など、準備工事は多岐にわたります。

すべての準備が整ったら、いよいよ本掘進に入ります。
掘進距離が100mを超える頃には設備を台車に載せてマシンと一緒に運搬できるようになり、作業効率が大幅に向上します。カッターフェイスがゆっくりと回転して地盤を削り、掘削された土はベルトコンベアで地上へ運ばれていきます。

トンネルの直径が大きければ大きいほど1リングに必要なセグメントの個数も増え、外径13.2mの大型現場では1リング10個のセグメントが使われます。

到達掘進

ゴール地点に近づく最終工程です。精密な方向制御と、周辺構造物との接続に向けた慎重な対応が求められます。
道路や鉄道のためのトンネルでは、最終的に車や電車が走るための床版（フラットな面）を造る「床版工」にも入ります。

シールド工事における施工管理の3つの役割

シールド工事の施工管理は、工程・品質・安全という3つの管理を軸に、現場全体を動かす仕事です。目に見えない地下環境での作業だからこそ、各管理の精度が現場の品質と安全を直接左右します。
白岩工業が長年培ってきた強みも、この3つの役割と深く結びついています。

工程管理

ボーリング調査で把握した地層情報をもとに掘削計画を立案し、岩盤層への対応やシールドマシンの刃先交換のタイミングを判断します。
シールド工事は「決まった作業サイクルをいかに短く行い、1日に掘り進めるトンネルの距離をどれだけ伸ばせるかが勝負」と言われるほど、工程管理が施工の効率を左右します。

また、大量の重機・資材が搬入されるため、限られた敷地の中でいかに資材を効率よく管理するかも重要な要素です。白岩工業では、掘進中にわずかな違和感を察知した段階でリスクを予測し、先手を打って対応策を提案できる社員を育てています。
「問題が起きてから動くのではなく、起こる前に動く」この先読みの管理力が、工程の安定と品質の確保を支えています。

品質管理

掘進後に生じる地盤との空隙に「裏込注入」を行い、地盤沈下を防ぎます。注入圧力や注入量の精密な管理が求められる、専門性の高い業務です。

また、シールドマシンの方向がわずかにずれるだけで、セグメントにクラックが入る原因になります。元請さんからの角度指示にもとづき、シールドマシンを高精度で制御することも品質管理の要です。

白岩工業のシールド工事部門は創業以来約50年の施工経験を持ち、大断面シールドや泥水シールドなどの特殊工法にも対応できる技術力を備えています。熟練した職人・協力会社が揃う現場力も白岩工業の強みで、掘進速度の速さや工程の短縮にもその蓄積が表れています。

安全管理

埋立地でのガス発生リスクへの防爆対応など、現場ごとの特性に応じた安全策を徹底します。シールド工事は他の工事と異なり重量物が多く大型の機械・設備・資材を扱います。

「ちょっとしたミスが重大な事故・怪我につながる」（白岩工業・井上課長）という緊張感のもと、計画段階から先々のリスクを洗い出し、事故の未然防止に取り組みます。

白岩工業では「3・3・3運動」「指差喚呼」といった安全活動を全現場で実施することを目指し、声出し・指差し確認を現場の当たり前の文化として根付かせています。
「無事故無災害」を全員が共有する目標として掲げ、安全水準のさらなる向上に継続的に取り組んでいます。

土木本部（シールド工事）

白岩工業が手がけた代表的なシールド工事の実績

白岩工業のシールド工事部門は、1953年の創業以来、約50年にわたって多くの現場を経験し、技術とノウハウを積み重ねてきました。ここでは、その中でも特に注目すべき実績をご紹介します。

横浜湘南道路トンネル工事

国道1号線直下に上下線それぞれ約5.4kmの高速道路トンネル区間を構築する、国土交通省関東地方整備局発注の大規模工事です。
日本最大級の外径13.2mという大型シールドマシンを用いた「泥水圧シールド工法」が採用され、そのうち2kmの施工を白岩工業が担当しました。

この工事の最大のハイライトは、2本のシールドトンネルを地中で1本のトンネルに接合する「世界初の正面接合工法」への挑戦です。白岩工業は2号機シールドとして横浜市戸塚区小雀町から掘進を開始し、大きなトラブルなく世界初の正面接合を成功させました。

この横浜湘南道路は、首都圏中央連絡自動車道（圏央道）の一部を形成するもので、都心への通過交通の抑制や渋滞緩和、地域環境の改善を担う延長約7.5kmの自動車専用道路として開通予定の事業です。
70年近く前から計画されながら幾度もの変更を経てきた一大プロジェクトであり、白岩工業はその中核を担う現場を完遂しました。

横浜湘南道路トンネル工事

白岩工業の施工管理者が語るシールド工事の仕事

横浜湘南道路トンネル工事に携わった白岩工業の施工管理者たちは、現場で何を大切にしていたのでしょうか。実際のインタビューからその言葉を紹介します。

岡留所長｜時間サイクルの管理と安全の先手

「シールド工事は決まった作業サイクルをいかに短く行い、1日に掘り進めるトンネルの距離をどれだけ伸ばせるかが勝負。そのためにも各作業にかかるおおよその目安を考え、1日にどのくらいの作業ができるのかを計算して時間サイクルを管理しています」と語る岡留所長。

計画段階から危険箇所を洗い出し、元請さんとも話し合いながら安全第一で工事を進める姿勢は、白岩工業のシールド工事の根幹をなしています。

「この現場はひとつの工事現場でありながら、まるでひとつの営業所のようなもの。広い敷地内でさまざまな作業が同時進行しており、それらすべてを取りまとめる必要があります」という発言からは、大規模シールド工事の現場管理の複雑さを端的に表しています。

加藤さん｜初現場から学ぶ報連相の大切さ

「現場の状況を早く正確に上司に伝えること、報連相を徹底すること」。入社2年目で横浜湘南道路トンネル工事を初現場として経験した加藤さんの言葉です。
「自分で対処できること・できないことの分別をつけ、できないことはすぐ報告する」という姿勢は、シールド工事のように複雑な工程が絡み合う現場では特に重要なものです。

白岩工業の現場紹介 02「横浜湘南道路トンネル工事」

シールド工事の施工管理に向いている人

シールド工事の施工管理で活躍できるのは、段取り力・先読み力・冷静な判断力を持ち、問題が起きる前に動ける人です。
また、職人・協力会社・元請会社など多様な立場の人と信頼関係を築けるコミュニケーション力も重要です。

千葉営業所長である秋庭さんは「お客様にとってのニーズが何なのかを常に考えています。お得意先様が白岩工業や私自身を次回も指名してくださり、次の現場でもまた一緒に仕事をしたいと思ってもらえることは、何よりも嬉しいことです。」と語っており、人間的な成長も期待できる職種です。

「一番心がけていることは、「血の通った会話」をすることです。現場で勤務する社員の気持ちに寄り添いつつ、本社の立場も理解し問題解決に向き合っていくよう考えています。」という言葉が示すように、答えのない現場課題に向き合い、チームで乗り越えることに喜びを感じられる方に向いています。

建設業界・土木に興味があり、専門性の高い技術を身につけながら「カタチになる仕事」に携わりたい方には特に魅力的なフィールドです。

未経験・文系出身者でも、白岩工業では入社後の研修・教育サポートが充実しており、現場配属後も先輩社員がフォローする体制が整っています。
「まずシールド工事を知ってみたい」という段階からでも、ぜひ一歩踏み出してみてください。

白岩工業社員インタビュー（秋庭 茂樹 千葉営業所長）

まとめ

シールド工事は、現代の都市インフラを地下から支える高度な土木工事です。シールドマシンによる掘削からセグメントの組み立て、精密な裏込注入まで、随所に専門的な管理が求められます。

白岩工業はその分野で創業以来約50年の実績を積み重ね、世界初の正面接合工法にも参画する技術力を誇ります。
「起こる前に手を打つ」先読みの管理力と、強力な職人集団の技術力、そして全現場での安全活動の徹底が、白岩工業のシールド工事を支える三本柱です。

人々の暮らしを支える仕事に挑戦したい方、専門性の高い施工管理職に興味のある方は、ぜひ白岩工業へのエントリーを検討してみてください。