シールド工法は開放式と密閉式に大別される。開放式とは文字通りシールド先端に開放空間があり、土が崩れないよう抑えながら、人や機械で掘削する。地下水位が高い軟弱地盤では作業空間に気圧をかけて掘削面（切羽＝「きりは」という）を抑える「圧気式」などの補助工法が用いられる。
密閉式の主流は「泥水式」と「泥土圧式」だ。シールド先端に掘削機を設置した密閉空間があり、いわゆる「シールドマシン」とはこれらを指す。泥水式は文字通り、切羽に泥水を流し込みながらカッターヘッドを回転させて掘削する。泥水の圧力を調整することで、切羽の管理をしやすい利点がある。
シールドマシンの種類
これに対して「泥土圧式」は、カッターヘッドで掘削した土砂に添加材を注入し、土砂を粘り気のある流体に改質することで切羽に圧力をかける。泥水の処理施設が必要ない分、コストを削減できるメリットがある。シールド工法技術協会によれば、シールド工法の4分の3が泥土圧式を採用しているという。ただし両者に優劣があるわけではなく、土質などの条件にあわせて選択するものだ。
羽田空港アクセス線の話に戻ると、空港外工区で用いられるのは泥水式シールド工法だ。シールドマシンの外径は11.8メートル、その内部に外径11.6メートル、内径10.6メートルの複線シールドトンネルを組み上げる。
「主流」ではない泥水式を採用した理由をJR東日本関係者に聞くと、「地下30～40メートルにある江戸川粘性土層が自然由来のメタンガスを含んでおり、その処理に適しているから」とのこと。
掘進の仕組み（JR東日本資料に加筆）
切羽を泥水で密閉する泥水式は、掘削土と泥水、可燃ガスを混合した流体をパイプ輸送するため、漏出を防止できる。泥水式は泥水から砂、礫（つぶて）などを分離する処理施設が必要なため、施工ヤードは泥土圧式の1.3倍程度となるが、都市部でないため用地確保が容易だったのも大きかった。
