苫小牧港建設に係わる近代港湾建設技術の評価― 世界で初めての大規模掘込型港湾 ―Evaluation of a Modern Construction Technology for the Port of Tomakomai
柿沼政春*・山谷弘幸**
KAKINUMA, Masaharu and YAMAYA, Hiroyuki*（財）沿岸開発技術研究センター

調査部 主任研究員** （財）沿岸開発技術研究センター

第一調査部長Celebrating the 50th anniversary of the opening of the Port of Tomakomai, the first artificially
excavated port in the world, the remarkable technologies are summarized and evaluated that have beendeveloped in the planning and construction stages of the Port. These new technologies developed here
played an important role in developing the following same type ports in Japan. Recent economic
success in Japan will be partly based on the success in constructing this type of large scale ports.
Key Words :excavated artificial harbor, littoral drift, radio isotope , dredging

1. はじめに苫小牧港は，北海道の南西部，胆振から日高に至る弧状に広がる海岸の最奥部に位置し，太平洋に面した特定重要港湾であり，北海道経済の中核を担う港としてその重要性は高まっている．港の建設は，『世界で初めての大規模な掘込型港湾』として昭和 26 年に着工され，昭和 38
年 4 月に記念すべき第 1 船の入港を迎えた．その後，商港区，工業港区の整備が進められ，また，昭和 47 年には苫小牧東部大規模工業開発計画の基本計画が決定され，電力，石油精製化学，自動車等を中心とした一大工業地帯として開発されてきた．昭和 50 年には，港湾取扱貨物量が 3 千万トンを超え，室蘭港を抜いて北海道第一の港湾に発展し，平成 9 年には取扱貨物量は 8 千万トン，道内比率 34％を占めている．
西港地区

本報告は，苫小牧港が昭和 26 年の着工以来，平成 13年で建設 50 周年を迎えるにあたり，苫小牧港の建設過程において遭遇した幾多の技術的困難を克服するために開発された調査技術及び設計・施工技術のうち，特に全国の港湾建設技術に大きな影響を与えた技術を中心に取りまとめたものである．

2. 特筆すべき技術の整理
苫小牧港のこれまでの建設に際して，検討，開発された調査技術及び設計・施工技術の中から特筆すべき技術を抽出し，技術の特徴，全国の港湾建設における技術的意義や影響を以下のとおり整理した．特に施工技術については，建設当時に施工を担当した建設業者に対し，現場で遭遇した技術的問題点や解決策等についてアンケー
東港地区

写真-1 苫小牧港（西港地区，東港地区）

ト調査を実施した．
【主な調査関係技術】
・漂砂調査
・浚渫土砂沖捨マウンドに関する生態系調査
・長周期波特性の把握【主な設計・施工関係技術】
・西港地区の掘込工事
・西港シーバース建設工事
・Ｈ型鋼沈床工の設計
・砂マウンド式混成堤の開発
・水中ストラット式桟橋工法
・プレキャストフォームケーソンの開発と施工
本稿では，紙面の都合により全てを紹介できないため，建設初期段階における「漂砂調査」「西港地区の掘込工事」及び近年開発した「プレキャストフォームケーソン工法」について記述する．

図-1 ＲＩ投入方法

3. 漂砂調査について
苫小牧港は言うまでもなく，我が国初の掘込型港湾であるが，外洋に面した単調な自然海浜に港を開発することについての技術的な知見は何もなく，その検討は困難を極めた．掘込港湾を建設する上で技術的に最も大きな問題は，卓越する漂砂から如何にして航路の機能を保持するかであり，そのためには，第一に現地での砂の動きを知る必要があった．しかし，着工当時漂砂に関する内外の資料の蓄積はゼロに等しく，試行錯誤しながら現地調査を実施しなければならなかった．
こうした状況の中から，アイソトープによる漂砂追跡等の調査技術が開発され，その成果が防波堤配置等の決定のための基礎資料となった．

(1) 北海道大学グループによる調査
昭和 25 年から北大で開始された調査内容は，漂砂現象の総合的把握を目指して次のようなものであった．
①捕砂器の開発，漂砂の水平鉛直分布と方向性の把握②底質の粒度分析と漂砂経路の推定③沿岸流観測装置の開発と沿岸流観測④波浪観測，汀線・深浅測量の実施【主な調査結果】①岸沖方向測線における漂砂の鉛直分布は，底面付近の移動が大きく，特に岸から 300ｍ付近で激しい．また，岸から900ｍ（水深8ｍ）を越えると砂の移動が少ない．
②漂砂量の鉛直方向の分布形状を 4 つに分類した．
③底質の粒度分析結果から，砂移動状態図を得た．

(2) ラジオアイソトープを用いた調査
ラジオアイソトープ（以下，ＲＩという）を用いた調査は，昭和 29 年から昭和 37 年まで実施された．この方図-2 ＲＩ追跡方法
法は，当時室蘭開発建設部長であった猪瀬寧雄氏の考案によるもので，現地砂の比重に合わせたガラスにＲＩを溶かし込み，このガラス塊を砕いて現地の砂の平均粒径と同一の直径を有するガラス粒を作り，これを海底に投入するものである．このガラス粒から出る放射線を計器で捕らえ，軌跡を追跡することにより，砂の移動・拡散状況を知ることができる．
【主な調査結果】①漂砂は海岸近くが最も著しく，水深 3ｍでは波高 1ｍの波でも底質は完全に移動する．
②砂の移動方向は水深 3ｍ～6ｍでは波向と一致するが，水深 9ｍでは潮流方向に移動し，波の影響は少ない．
③波高 2.5ｍの波に対し，水深９ｍでは殆ど移動しない．
水深 9ｍ以深では砂は動かないという調査結果は，その後の漂砂対策に有力な手掛かりを与えてくれた．なお，調査の成果は，昭和 30 年にジュネーブで開かれた「第 1回原子力の平和利用に関する国際会議」で発表され，ＲＩの新しい平和利用の方法として絶賛を浴びた．

(3) 模型実験による調査
昭和 31 年 3 月，建設省土木研究所赤羽分室に苫小牧港の 1/50 の縮尺の模型が製作された．
模型規模は縦 27ｍ×横 20ｍで，造波装置により波高 3.5ｍの波まで再現可能であった．この模型を用いた精密な漂砂実験により，漂砂対策に関する科学的裏付けが得られた．
【主な実験結果】

①波向S20Wの場合は離岸流を打ち消す流れは発生しない．
②波向 S35W の場合にも防波堤延長 200ｍでは向岸流の発生に至らないが，延長 300ｍｍの場合には離岸流は完全に打ち消されて明瞭な向岸流が形成される．
③向岸流の流速は，現地換算で0.3～0.5cm/s程度である．
こうした実験結果は，その都度苫小牧港に報告され，ＲＩなどの資料とともに防波堤工事の決定に使われ，最初の計画である水深 9ｍまでの延長を，将来を考えて水深12ｍまで変更する資料となった．模型実験による調査は，翌 32 年度も行われ，さらに昭和 33 年度からは北海道開発局土木試験所において同種の実験が行われた．また，
昭和 34 年には苫小牧修築事務所構内に縦 36ｍ×横 37ｍの実験水槽を設け，港内静穏度と流れに関する実験が行われた．

(4) その他の調査
その他調査としては，数種類の捕砂器を考案するとともに漂砂の限界水深等について更に詳しい調査を行った．
土管屑や蛍光砂を用いた漂砂の追跡調査は，ＲＩガラス砂に比べて取扱いが容易なことから多用した．また，コンクリート盤を利用した漂砂の限界水深に関する調査も行った．この方法は 1.5ｍ×1.5ｍ×0.1ｍのコンクリート盤を海底に沈め，一定期間後に盤周辺における砂の堆積状況を調べて砂の移動を見るものである．
ＲＩを用いた調査では，水深 9ｍでは砂が殆ど動かないと報告されていたが，「捕砂器による調査」及び「コンクリート盤による調査」から水深 10ｍでも相当の漂砂があり，砂の移動する限界水深は 15ｍ位であることが判明した．この成果は，昭和 39 年の港湾審議会第 20 回計画部
会に提出された防波堤計画決定根拠のひとつとなった．

昭和 35 年度からは浚渫土砂量も大量となり，直営工事のほかに請負工事による浚渫を実施した．

(1) 施工の概要
内港掘込みが開始された昭和 35 年度は，ポンプ浚渫船のみによる工事が行われた．しかし，西港付近の地盤は，標高＋4ｍ～＋8ｍであり，土質は上層 1～2ｍが火山灰，その下層は泥炭層，粗砂，砂礫，火山灰の互層をなしており，Ｎ値は 30～60 と硬いことから，ポンプ浚渫船だけでは作業の効率が低かった．
そのため，翌 36 年度以降は，砂礫層より上部は作業効率，経済性の高い陸上機械による掘削方式を併用した．
①高潮位＋1.5ｍを考慮して標高＋2ｍ以上は，パワーショベルあるいはトラクターショベルで掘削しトラック運搬した．
②標高＋2ｍ～－3ｍはドラグラインで掘削し，トラクターショベル積み込みトラック運搬した．
③標高－3ｍ以下は従来のポンプ浚渫船で行った．

写真-2 浚渫作業状況（昭和 36 年）(2) 浚渫船の変遷

写真-3 建設省土木研究所での模型実験

4. 西港地区の掘込工事について
西港における掘込工事は昭和 31 年度から実施され，開始当時は浚渫土砂量も少なく国の直営事業であったが，内港掘込みが開始された昭和 35 年の使用作業船は，排水トン数 885 トン，ポンプ馬力 1,800ps の電動式浚渫船であったが，土質・地盤条件による作業効率の低さ，浚渫船のポンプ能力不足が露呈した．土質・地盤等の現場条件に対しては前述の陸上掘削工法，浚渫船については排送距離の延伸を考慮した中継ポンプにより，加圧，継送する工法が採用された．
昭和 40 年度から工業港区の掘削に入ったのに伴い，航路水深の増加，年間事業量の増加により浚渫土量も大量となった．このため，昭和 36 年度以降実施してきた中継ポンプ式の施工方法では対処しきれなくなり，大量の浚渫土砂の沖合投棄を行うこととなった．施工方法は，ポンプ浚渫船，積込台船及び土運船の組合せ方式である．
積込台船は，土運船の係留とポンプ浚渫船から送られた土砂を土運船に積込む吐出口を設置するための台船であり，自航土運船は浚渫土砂を沖合投棄場所まで運搬するものである．

(3) 土砂処理について
掘込工事に伴う浚渫及び掘削土砂の処理方法は，表-1のように分類される．処理方式別の土量をみると，用地造成及び沖合投棄は全体の 86％に達している．
表-1 土砂処分量（単位 千ｍ3）

養浜
海 上 投 棄用 地 造 成そ の 他
合計

7 ,7 3 3
2 4 ,7 8 5
3 7 ,1 7 6
1 ,9 9 4
7 1 ,6 8 8

西防波堤により土砂の供給が減った西側海岸の海岸侵食防止対策として，掘削土砂及び浚渫土砂による補給を行っていたが，沿岸漁業への影響から昭和 46 年以降中止された．また，沖合投棄についても同様な理由から昭和50 年以降は中止されたが，漁業者への聞き取り調査によると，沖捨てマウンドはカレイなどの良好な漁場となっているようである．
陸上処分としては，西港臨海工業用地内の低湿部の埋立て及び工業用地の嵩上げで処理するものと，明野地区の準工業用地造成及びウトナイ地区の工場要員住宅用地造成に流用された．土砂運搬に際しては，道路の損傷，交通事故や交通密度の増大という懸念に対して，専用運搬路を設定して対処した．

(2) 工法の特徴と利点【作業上の特徴】①型枠組立解体作業の簡素化②鉄筋組立作業の簡素化③資材の規格化･ユニット化による現場施工の合理化と工期の短縮④フローティングドック上で作業を行うことによる工期の短縮及び経済性の向上
RCプレキャスト型枠
スタッド鉄筋

高耐久性埋設型枠
突起付きH形鋼
水平鉄筋

図-3 プレキャストフォームケーソン概念図

苫小牧港（昭和 26 年着工）
，田子の浦港（S33），伏木
富山港（S36），新潟東港（S38），鹿島港（S38）
，塩釜港
（S42）
，福井港（S46）【構造的な特徴】①外壁－高耐久性埋設型枠②内型枠－RC プレキャスト埋設型枠③埋設型枠間を中流動コンクリートで充填④埋設型枠と外壁の鉛直鉄筋の代わりに使用する突起付
き H 型鋼を工場で製作⑤ユニット化して架設【在来工法との比較】①作業日数：約 49％の工期短縮②建設コスト：約 99％のコスト縮減

5. プレキャストフォームケーソン工法

6. おわりに(4) 掘込型で建設された主な港の着工年数(1) 工法の概要

苫小牧港の建設は，外海に面した自然海浜に堀込型港湾を作るという世界でも類を見ないものであったため，通常，ケーソンは鉄筋コンクリート構造で，配筋の施建設過程において数多くの未解決な技術的課題に直面せ工には熟練した技術が必要となる．しかしながら，近年，ざるを得なかった．なかでも，卓越する漂砂から如何に
港湾土木工事における若年就業者･熟練作業者の減少がして航路の機能を保持するかという問題の解決は，苫小進んでおり，ケーソン製作工事の熟練工を含む作業員確牧港建設の可否に係わっていたと言っても過言ではない．
保ならびに高齢化が問題となっており，さらに社会から「建設コスト縮減」「品質の確保」が強く求められている． 自然を相手とする調査は，非常な熱意と根気が必要であり，測得された膨大な資料を解析するには綿密な計画とこれらの背景から，「工事の省力化」「公共工事コスト絶えまない研究心が必要であったが，関係諸機関によるの短縮」を図ることを目的とした新構造形式ケーソン作調査が営々と続けられ，それらの結果をもとに遂に苫小成工法「プレキャストフォームケーソン」を開発し，施牧港建設の成功という結果に至った．また，こうした調工した．本工法は，道路橋梁の合理化施工を目的として査の成果は，その後の鹿島港を初めとする諸港建設の参開発された技術を港湾構造物であるケーソンの製作に応考に供したのみならず，海岸工学の発展に貢献している．
用したものである．