シールドトンネル
マシン内部ではあらかじめ工場製作されたセグメント(円弧状のブロックで、鉄筋コンクリート製、鋼製、鋳鉄製など)を機械により組みあげ、トンネル本体がトンネル断面の1周分(1リング)ずつ構築される。セグメントは基本的にセグメント組立装置(エレクター)で組み立てられる。エレクターは、初期は手動で位置決めを行っていたが(手動形エレクター)、後年には全自動形エレクター(1992年の東京湾アクアライン建設で初採用)も登場するが、コスト面や人間の目で確認してからと、機械で指定後に人が微調整を行う半自動形エレクターを選択する現場も多い。
セグメントは工場からトレーラーで現場に搬入され、立坑から地下のシールドマシン内部までクレーンとトロッコで運び込まれる。
セグメントが1リング分配置されると、その部分のトンネル本体は完成する。鉄道・道路トンネルでは、1リングは5 - 10個程度のセグメントで構成され、セグメントの幅(トンネル縦断方向の長さ)は0.3 - 1.8m程度である。これらはトンネルの径や形状、用途、使用するセグメント等によって異なる。
セグメントは一次覆工とも呼ばれ、さらに軌道敷設、道路床板設置、防水・防火などの目的のため、完成したセグメントの内側に二次覆工としてコンクリートが打設される。ただし、鉄道トンネルで鋳鉄セグメントの場合には省略されることがあったほか、近年では下水道、道路トンネルでも二次覆工を行わない事例が増えている。
また、セグメントで造られるトンネルは、シールドマシンの外径よりも小さいため、セグメントと地山の間には数 cmの隙間ができる。これを「テールボイド」と呼び、放置すると地盤沈下など地上へ大きな影響を及ぼすことから、裏込め材の注入を行う。
シールドマシンを地下へ運び発進させるために開削工法によって立坑(縦穴)が掘削・構築され、坑内に発進設備が収められ、基地が作られる。シールドマシンは鉄鋼メーカーなどの工場で製作されるが、よほど小口径ではない限り、工事現場に搬入される前にいったん分割され、運搬される。工事現場の発進基地に運ばれたシールドマシンは、大型のクレーンによって立坑下に下ろされ、再度、組み立てられる。
この立坑は、トンネル完成後は鉄道では駅、道路では換気塔、下水道では人孔(マンホール)などに転用されることが多い(転用を最初から計画に織り込んで、地下鉄であれば駅予定地と駅予定地の間を工区とするといったように調整がされる)。
シールドマシンは一般的には円筒形である。マシン本体の外周の甲殻は、マシン内部でトンネルが構築されるまでの間、地山からの土圧・地下水圧に耐える役割を果たす。
各路線とも路線の一部または大部分に採用されている。