水底トンネル
シールド工法は、マーク・イザムバード・ブルネルが1825年に着工し1843年に完成させた、ロンドンのテムズ川の河底を掘り抜いたテムズトンネルに際して初めて用いられた。シールド工法は、掘削面(切羽)を小さな区画に分けることで崩壊の危険を減らそうという発想から生まれたもので、トンネルの天井や壁面などの全体を支える円形の外郭(シールド)を設置して天井や壁面の崩壊を防ぎ、シールドの中に作業員が入れる区画をいくつか設け、実際に掘削する部分だけ掘削面を抑える鏡板を取り除いて掘削作業を行い、掘削しない時は鏡板で抑えて切羽からの崩壊を防ぐ。そしてある程度掘削が進むと、シールド自体をジャッキの力で前進させて、既存のトンネル区間とシールドの間に空いた隙間に覆工を行うという工法である。常に大きな掘削面が露出することがなくなって崩壊の危険性を大幅に少なくすることができた。
さらにジェームズ・グレートヘッドがシールドを大幅に改良し、1887年にシティ・アンド・サウス・ロンドン鉄道を建設した際にはシールドに圧気工法を組み合わせた。湧水の圧力と同じ空気圧を建設現場にかけることで、地下水が湧くのを止められ、湧水のほとんどない環境で工事を行うことができるようになった。20世紀に入ると、後述の沈埋工法が水底トンネルの建設に広く用いられるようになり、シールド工法は水底トンネルよりはむしろ陸地の帯水層や軟岩層においてトンネルを建設するために用いられるようになった。