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新北九州空港の建設
一超軟弱地盤への対応一

国土交通省 九州地方整備局
北九州港湾・空港整備事務所 所長
吉 本 靖 俊

国土交通省 九州地方整備局
 北九州港湾・空港整備事務所防災係長
大 平 和 芳

1 はじめに
近年,人流や物流の活発化を背景として,航空需要が益々増大している。こうした中,平成18年3月16日,北九州都市圏のあらたな空の玄関となる新北九州空港が新規開港した。
当空港は,周防灘沖合約3kmという立地条件から,陸地部における航空機騒音の影響が少なく,24時間供用が可能な海上空港である。また,港湾整備事業との連携により,周辺の航路浚渫から発生した土砂を埋立材に利用しているため,海上空港としては建設費が非常に安価であることも大きな特徴である。しかし,浚渫土砂で造成された埋立地盤は,高含水比のシルトを主とする超軟弱地盤であるため,空港建設にあたっては地盤改良をはじめとする様々な対応が必要であった。
ここでは,当空港において実施した超軟弱地盤への対応について,第2工区における取り組みを中心にご紹介する。
当空港の位置図(図-1),計画概要(表-1)を示す。

2 新北九州空港建設工事の概要
新北九州空港は,苅田沖土砂処分場の一画である苅田工区と新門司沖土砂処分場の第1工区,第2区に建設されている(写真-1)。

昭和52年度に苅田沖土砂処分場の護岸工事に着工して以来,平成13年度までに空港用地部分の埋立が完了し,平成10年度以降は埋立が完了した苅田工区から順次用地造成,施設整備に取りかかっている(表-2)。

各工区ともプラスチックボードドレーンによる地盤改良を行ったのち,圧密沈下を経て空港施設を整備している。第3工区については,今後も浚渫土砂を埋立処分していく計画である。埋立から空港完成までの整備工程概念図(図-2)を示す。

3 超軟弱地盤への対応
1)埋立地盤・在来地盤の性状
新北九州空港の埋立地盤は,関門航路をはじめとする周辺海域の航路浚渫土砂で形成されており,その厚さは約15mである。シルト分や粘土分が卓越し,含水比が200%を超える超軟弱地盤である。さらに,埋立地盤の直下には,在来地盤である沖積粘性土層が厚さ4~10mで堆積しており,この在来地盤も含水比が100%を超える軟弱地盤である。空港建設にあたっては,これらの地盤を安全かつ確実に改良することが最大の課題であった。埋立完了時の地盤状態(写真-2)を示す。

2)地盤改良
新北九州空港の地盤改良は,各工区ともネット状シート敷設+敷砂(サンドマット)による埋立地盤表層処理を行ったあと,プラスチックボードドレーンを打設する工法を採用している。中でも,埋立最終工区となった第2工区では,開港までの時間の関係上,トラブル発生が許されない状況であったため,これらの施工は慎重を極めたものとなった。
敷砂施工にあたっては,荷重の局部集中によるネット状シートの破断を避けるため,厚さ1.8mの敷砂を7層(下から水搬施工で15cmを2層+水搬施工で30cmを4層+陸搬施工で30cmを1層)に分けて段階施工した(図-3)。

また,敷砂開始からプラスチックボードドレーン打設完了までの間は,ネット状シートに設置した張力計によりシート張力を毎日計測し,破断防止に努めた。ネット状シート敷設状況(写真-3),敷砂水搬施工状況(写真-4)を示す。

3)圧密沈下計測と予測
地盤改良完了後は覆土(載荷盛土)を施工し,その荷重と地下水ポンプ排水によって圧密沈下を促進させた。これ以降は,空港施設整備に向けて,圧密沈下性状を適切に把握し,予測することが重要となった。

(a)圧密沈下計測
圧密沈下は,以下の項目について計測管理を行った。
・層別沈下計………埋立層,沖積層における層別圧密量を把握
・間隙水圧計………埋立層,沖積層における過剰間隙水圧の消散状況を把握
・水位計……………埋立層内の残留水位を把握
・地盤高測量………水準測量により空港用地全域の沈下状況を把握
・排水管理…………ポンプ排水管内の水位を把握(ポンプ排水の効率化)

(b)砂層介在状況の把握
第2工区では,圧密沈下計測を開始した直後から不同沈下が確認されていた。この原因として埋立地盤内への砂層の介在が想定されていたが,明確ではなかった。圧密沈下を効果的に予測するためには,砂層の介在状況を深度方向に連続的に把握することが重要であるが,従来のボーリングで広大な用地を調査することは,時間的,経済的に困難と判断された。そこで,これらの条件に優れる電気式静的コーン貫入試験を実施した。同試験は,砂層介在状況の把握とともに,地盤の強度増加を確認するため,覆土開始直前,覆土途中,覆土完了後の3回実施した。同試験により判明した砂層介在厚コンター図(図-4)を示す。この図は,沈下量コンター図とも概ね一致し,有効なデータであることが確認できた。

(c)実測値を反映した圧密沈下予測
先に述べたとおり,圧密沈下計測として空港用地全域の地盤高測量(水準測量)を実施しているが,新北九州空港ではこの実測値を反映した圧密沈下予測を行っている。具体的には,予測沈下曲線の実測値へのフィッティングによる予測精度の向上である。
庄密パラメータ(Cc・Cv)を微調整することにより実測値に近似させている。この作業は,用地造成や舗装の工事進捗に合わせて逐次行ってきた。これにより,各施工段階での施工基面を設定し,所定の出来形を確保することができた。第2工区で実施したフィッティング例(図-5)を示す。

4)施工管理におけるGISの活用
超軟弱地盤の改良工事では,現場の状態が急激に変化し,事故の発生などにつながる可能性が高い。工事担当者は現場の状態を的確に判断し,必要な対策を実施する必要がある。このため,膨大な量のデータを円滑かつ確実に周知するため,GIS(地理情報システム)による可視化を行った。
可視化したデータは,シート張力,沈下量,排水管内水位などである。これにより,効率的な情報伝達と施工管理を行うことができた。ここでは,第2工区表層処理時の可視化例(図-6)を示す。

5)残留沈下への対応と今後の課題
残留沈下の発生が予測される区域では,施工時点での最新沈下予測に基づいて,施工時点以降の残留沈下量分を上げ越すことで対応している。しかし,今後,高止まりや予測以上の残留沈下が発生することもありうるため,引き続き定期的に地盤高の変化を計測し,適切な維持管理を行っていく必要がある。また,地下水位が想定よりも高い区域がある。高地下水位により,舗装体への悪影響をはじめ,砂だまり部の液状化発生などが懸念される。したがって,地表面排水施設完成後の地下水位変化も管理していくことが重要である。

4 おわりに
新北九州空港は,北九州都市圏発展の起爆剤となるべく地元の大きな期待を背にして,念願の開港を迎えることができた。超軟弱地盤上への空港建設は課題も多かったが,数多くの技術的な実績を残すことができた。そうした面で新北九州空港の建設技術は,広く国内外に通じる技術と言っても過言ではないと思われる。近年,国内はもとより,東アジア諸国との園際交流が進展している状況の中で,新北九州空港が国内外航空ネットワークのー画として,さらには海上空港建設の技術的手本として有効に利用されることを期待してやまない。

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