特集

今後の技術基準改訂に向けた方向性～新たな行政ニーズと技術基準～

性能設計に基づく施工事例〜羽田D滑走路埋立部工事における性能設計と施工・維持管理〜
梯 浩一郎

五洋建設株式会社

小倉 勝利

東洋建設株式会社

1. 事業概要（1）工事発注の経緯
羽田空港の再拡張は、航空需要の増加に伴う「首都圏第 3 空

川端 利和

若築建設株式会社

大和屋 隆司東亜建設工業株式会社

び維持管理への対応を、埋立工事部分に着目して報告するものである。

2. 性能発注と契約

港」建設候補のひとつとして浮上し、2000 年に本格的な議論

2-1 性能規定、要求水準と本契約が始まった。2001 年には再拡張事業として、 現空港の沖合（1）要求水準書に示された基本性能に新たに長さ 2,500m、幅 60m の D 滑走路を新設することに要求水準書においては、空港に求められる重要な基本性能となった。D 滑走路の完成により、羽田空港の年間発着能力はそして、以下の 5 つの重要な基本性能を定めている。これらの基れまでの 30 万回から 41 万回に増加し、利便性の向上や多様本性能は、D 滑走路の設計、施工、維持管理および環境影響にな航空路線網が形成され、国際定期便の受け入れも可能になる関して最優先される事項とされ、性能発注の仕様として「要求と期待された。

水準書」に盛り込まれた。

2002 年になると、新滑走路の工法を検討する「羽田空港再①空港としての使用性拡張事業工法評価選定会議」が設置され、「桟橋工法」、「桟橋・②構造物の安全性埋立組合せ工法」、「浮体工法」の 3 工法の優劣が比較、検討さ③工事の施工性れた。技術的に大きく異なる 3 つの工法を評価した結果、いず④構造物の維持管理性れの工法も技術的に建設可能であることから、工法を事前に一⑤環境への影響抑制つに絞り込むことはせず、維持管理を含む設計・施工一括方式

また、要求水準書では、設計、施工および維持管理の内容のによることが妥当であると判断された。

一貫性、すなわち、設計上想定した品質・性能が施工で確実に確保されるような施工計画の策定や、維持管理に係る点検・調（2）性能発注の背景
本工事発注に当たり、技術的に大きく異なる 3 工法が併存したことから、個別の仕様を規定することは困難であり、構造物査・補修への設計上の十分な配慮を求めていた。さらに維持管理においては、設計供用期間 100 年間を対象とした計画が入札時の技術提案で求められた。

として必要とされる要求性能を満足することを要件として発注された。

（2）性能を満足するためのリスク分担

入札は 2005 年に行われ、「桟橋・埋立組合せ工法」を提案しこのような要求性能を満足することは受注者の裁量範囲によた「羽田再拡張 D 滑走路建設工事共同企業体」（鹿島・あおみ・るところが従来と比較して大きく、その性能を満足しているこ

大林・五洋・清水・新日鉄エンジ（現・日鉄エンジ）
・JFE エンとの証明や説明は原則受注者の責任とされ、必要となる有識者

ジ・大成・東亜・東洋・西松・前田・三菱重工・みらい・若築のからの意見聴取や実験、試験、資機材の調達、第三者との協議

15 社 JV）が落札し、同年 3 月末に正式契約、2007 年に着工、などについても受注者の範疇とされた。なお、入札公告にあた2010 年 9 月に竣工した。

り設計条件については空港運用条件や施設配置や形状、自然条

本稿は、性能発注の仕組みとこれに対応した設計、施工およ36 CDIT 2021 ▷ No.55

件等が提示されたものの、地盤データは必ずしも全施工区域を

今後の技術基準改訂に向けた方向性

表1
大項目
技術条件

リスク分担表小項目
工事一般

リスク分担先対象事項（代表的事項）

発注者

請負者

工事目的物の性能確保○

使用材料の品質○

羽田空港の運用詳細検討に伴う設計変更
その他
自然条件

社会条件

○

設計の誤り、構造強化のための設計変更■

新たな動植物の発見等○→

航空法、港湾法等関係法令の遵守○

施工段階における技術提案

○
○

→

○

工事用道路、運搬距離、作業スペースの制約
地質及び地下条件の現場不一致

気象、海象

雨、雪、風、気温、波浪等

その他

河川・海域における水流、潮流、潮汐の影響

海中、海底障害物

地下埋設物等の海中、海底内の作業障害物

○

騒音、振動

周辺住民に対する配慮

○

水質汚濁

周辺水域環境に対する配慮○

作業用道路、海上交通

資材搬出入及び海上運搬路の確保

○

作業ヤード

羽田空港外での作業スペースの確保

価格変動

賃金水準又は物価水準の変動○

急激なインフレーション○

データ量の不足により従来通り発注者側とされた■→作業用道路、作業ヤード
地盤

その他

○
■
■

→

その他

○

○

急激なデフレーション○

電波障害対策○

環境対策、廃棄物処理、ガス、水道、電線移設工事作業に伴うマネジメント特性

○

○

他工事調整

他工事との調整■

住民、漁業関係者の対応

近隣住民の苦情対応、漁業関係者対応■

関係機関対応道路管理者、港湾管理者・海上保安庁、空港管理者等対応■

安全管理、対策

夜間作業に伴う安全対策、航行安全対策

その他

土取場の確保・変更■

関係機関対応

公有水面埋立申請、海面占有許可申請、環境アセスメント、漁業影響補償等

○

不可抗力

提示条件を超える自然条件○

テロ行為、住民運動○

法律、基準等の改正

法令改正、設計基準の改正○

その他

契約不履行、労働争議→○→○→○○→○○注）■印は従来の設計・施工分離発注の場合を示す。この大部分が受注者リスクへと移転された。  本表は、羽田D滑走路工事契約図書を基に筆者作成。

カバーしていなかったため、「表 1 リスク分担表」に示すように「フェーズ 2」、施工を進め、これに対応して随時設計も修正す

実際の地盤条件が悪い場合には発注者負担とされた。

る「フェーズ 3」、発注者に目的物を引渡し、供用開始、維持管

しかしながら表中、■印→○印に示したように従来の設計・理に移る「フェーズ 4」の 4 段階である。従来にない中間検査

施工分離発注よりも、かなりの分野が受注者側のリスク負担とが設けられた。これは設計から施工への移行を、竣工検査は施され、性能に係る自由裁量を与えられたものの、責任範囲も応工から維持管理への移行を検査、承認する手続きとして必要で分に広くされた。

あった。
また自由度の高い設計は施工とともに変わる可能性があった2-2 中間検査、竣工検査と維持管理契約
設計・施工・維持管理の流れを図 1 に示す。本工事は、公示から供用開始までに 4 つのフェーズがあった。すなわち、基ので竣工検査に合格した時点で完了すること、維持管理計画は基本設計および実施設計と並行して行うこととされたことが本工事の特徴である。

本設計と維持管理計画と価格提示で契約する「フェーズ 1」、

なお、受注者が担当する維持管理は供用 30 年間の性能を担契約後にこれらを詳細検討し、着工可能な状態に具体化する保するものではなく、維持管理計画書に基づき、忠実に点検・CDIT 2021 ▷ No.55 37

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図1

基本設計から維持管理までの流れ調査を行うことが義務付けられた。そのため、当初より想定さ面（イメージ）」に示すような地盤の圧密沈下等に対する追随性れる標準的な維持補修費用は契約に含まれるが、明らかに想定が高い捨石式傾斜堤護岸を採用することとした。地盤改良には外と判断される事象に起因する補修費用等については当初契約当時あまり適用されていなかった低置換型（改良率 30％）のサに含まれず、変更の対象とされた。

ンドコンパクションパイル（SCP）改良を採用することで沈下による原地盤の強度増加に期待した安定確保策をとった。

3. 設計と施工管理

大水深での傾斜護岸の安定性を向上させるためには、護岸前3-1 最適護岸断面の選定と圧密沈下面側をなるべく重く、背面側をなるべく軽くする必要があっ（1）傾斜堤護岸の最適化た。そのため、護岸前面の軟弱な粘性土地盤を床掘りして、粘埋立部の原地盤は A.P.−12.0m〜−20.0m と大水深であり、性土地盤よりも重量の重い砂質土系の材料に置き換えた。床掘

海底には軟弱な粘性土が厚く堆積している。このような条件下りで発生した重量の軽い粘性土は、砂質土系の材料よりも軽量では軟弱な粘性土層を深層混合処理工法（CDM）や高置換型のなセメント固化処理土として背面側に埋立て再利用した。これ

サンドコンパクション（SCP）改良等により改良し、その上に重により、軟弱層である② -C 層を一部未改良で残したまま護岸力式護岸（ケーソンなど）を構築する考えもあった。しかしなが全体の安定性が向上することが可能となったため、工期の大幅ら、急速施工に対応するためのプレキャスト系の重力式護岸のな短縮だけでなく工費の削減も実現した。

採用は、かえって地盤改良費用を増大させることが懸念された。
そこで、本工事では要求性能を満足できる範囲内に残留沈下量を抑えることができることを確認した上で、「図 2 埋立部標準断図238 CDIT 2021 ▷ No.55（2）圧密沈下の影響
埋立部の圧密沈下量とその速度に影響を及ぼす主な要因に埋立部標準断面（イメージ）

今後の技術基準改訂に向けた方向性

図3沈下量試算結果の例（時間〜沈下曲線）

は、土質のばらつき、サンドドレーンの仕様、サンドマット

3-2 施工層厚の管理と沈下量の想定材・埋立材の仕様、長期圧密沈下量（二次圧密）、施工履歴な（1）施工層厚の管理と投入可否判断どがある。これらの要因に対してはそれぞれのパラメータに対施工計画どおりに埋立部の総沈下量や不同沈下を想定の範囲して感度分析を実施し、想定される沈下に対して問題がないこに抑える必要があり、①一定層厚ずつ計画的に仕上げていくことを確認しながら設計上の仕様を決定した。土質のばらつきと、②圧密による強度の増加を確認しながら進めることの 2 点を例に挙げると、「図 3 沈下量試算結果の例（時間〜沈下曲線）」が重要である。そのためには、面的に現地盤の沈下量を可視化に示すように沈下量に与える影響は全沈下量が 7m〜8m 程度する必要があるため、ナローマルチビームによる深浅測量やであるのに対し、供用開始時の沈下量で ±60cm 程度、供用開沈下板、層別沈下計、水圧式沈下計等の機器による沈下計測、始からの 30 年間の残留沈下量で ±20cm 程度の影響があるこコーン貫入試験等による地盤強度の確認を計画的に進めた。ことを事前に確認した。また、施工履歴や埋立材の仕様などに起れらの情報を考慮した安定解析（円弧すべり等）により所定の因する不同沈下についても予測し、供用開始 10 年後にはほぼ安全率が確保されていることを確認した上で、次段階の投入可一定値に収束することや、滑走路横断方向よりも滑走路縦断方否を判断した。

向に発生する不同沈下が顕著であることなども後出の三次元モデルにより事前に確認した。これらの事前検討により、最大の（2）三次元的な沈下管理懸案事項であった埋立部と桟橋部との接続部に発生する段差に供用開始後の残留沈下量と不同沈下量の大小は、後々の維持ついても、供用開始後の集中的な舗装オーバーレイで十分に対管理に与える影響が大きく、これを施工中に予測しておく必要応できるものと判断した。この判断により維持管理コストの上がある。まず、日々計測された情報を用いて算出した施工中の限に目途が立った。

埋立層厚および沈下量を三次元コンターとして面的に可視化す

図4

埋立層厚履歴モデル

CDIT 2021 ▷ No.55 39

98.587.5

76.5

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図5沈下予測解析結果（例）

ることで、沈下傾向異常個所の早期発見につなげることができては予防的な保全措置が必要であるとの判断であった。

た。さらに、得られた施工層厚に材料特性や時間的パラメータを持たせることで、「図 4 埋立層厚履歴モデル」に示すように三（2）長期モニタリングと補修次元的な埋立層厚履歴をモデル化し、その情報を荷重条件とし埋立工事区域においても供用開始後、沈下・目開きの補修、て空港島全体の長期沈下予測解析を実施した。
「沈下予測解析舗装ひび割れの補修などの維持補修項目が発生しており、受注結果（例）」を図 5 に示す。これらの結果を基に残留沈下量や不者の責任でこれに対応している。沈下量等計測項目のいくつか同沈下量が想定の範囲内であることを確認するとともに、予測は、現時点でも計測を継続しており、想定どおりに沈下が進んした残留沈下を用いて滑走路島全体の最終天端高を設定した。

でいることを確認している。施工時の工事管理システムから引

また、予測沈下量に基づき供用期間中の舗装の補修時期や回き継いだデータに加えて、その後の維持管理データを随時追加数、範囲などを求め、維持管理計画に活用した。

することで、供用後の維持管理および補修を実施している。供4. 維持管理契約と予防保全（1）予防保全の考え方と維持管理計画
維持管理は致命的な破綻が起きる前に保全措置をとる、いわゆる予防保全を柱として立案した。その手順は、①維持管理対象のリスクを見積もり、予防保全の必要な区域と事後保全で構用開始後数年で埋立部に発生した接続部との段差も、予定どおりのタイミングで「写真 1 維持補修（例）」に示すような切削・オーバーレイで実施した。

5. 性能発注と設計・施工の対応（1）性能発注の効果わない区域に分割する、②劣化指標を数値化する、③点検・調

本稿では、羽田 D 滑走路工事で実施された性能発注に対し査結果をデータベース化し、劣化速度を予測し、必要な時期にて、埋立工事としての対応を整理した。性能発注されたことで、あらかじめ補修するという 3 点で進めた。

①設計、施工、維持管理計画を並行して立案することによる工埋立工事区域はそのほとんどが事後保全で対応できると考え期短縮、②受注者の技術力を最大限引き出すことによるコストたが、「図 6 予防保全と事後保全のエリア」に示すように滑走路ダウン、③施工から維持管理へのスムーズな移行を可能としたおよび誘導路の舗装と、進入灯橋梁、桟橋との接続部等についことなどがその効果として考えられる。また、この効果を確

40 CDIT 2021 ▷ No.55

今後の技術基準改訂に向けた方向性

図6

予防保全と事後保全のエリア

写真1

維持補修（例）実とするために、2-1 章で示したような要求性能とリスク分担を考慮して多数の計器計測を並行しながら施工したことで工が適切に提示されたこと、2-2 章で示したような中間、竣工検期短縮に努めたこと、点検歩廊を設けるなど維持管理しやすい査の仕組みがあらかじめ用意されたこと、今回詳述しなかった構造設計を心掛けたことで維持管理を容易にしたこと、などでが、受発注者双方がアクセスできる工事管理システムという情ある。

報共有データベースを構築したことが大きな効果を発揮した。

発注段階で性能発注の目的・方針・検査の仕組みが予め準備され、契約後も情報共有、フィードバックの体制が 1 つの方針

（2）設計・施工の工夫に基づき整理されたことが大きい。結果的に①空港としての使この結果、埋立部に従事した我々も数々の工夫を行った。大用性、②構造物の安定性、③工事の施工性、④構造物の維持管

きな圧密沈下や固化処理の配合、埋立材の動的特性などについ理性、⑤環境への影響抑制をもたらし、性能を満足させることて室内試験による検証で安定性を確保したこと、施工中の沈下ができたと考える。

CDIT 2021 ▷ No.55 41