未未来
来

日本初の複合構造
海上空港を支える鋼管杭・鋼管矢板基礎
東京国際空港再拡張事業

D滑走路建設外工事

国内航空ネットワークの要として、およそ1分間に1機のペースで離着陸が行われている羽田空港は、その処理能力が限界に達している状況にある。
そうしたなか、その沖合で365日昼夜を問わず進められている工事がある。 全長 2500m の滑走路を新たに建設する、「D 滑走路建設外工事」
である。
新たな滑走路島は、 約 2000m の埋立部と多摩川河口域にかかる約1100m の桟橋部による海上空港となる。これまでに、米国ニューヨークのラ・ガーディア空港など桟橋形式の海上空港はあるが、大口径・長尺の鋼管杭基礎をともなう大規模なジャケット構造による施工としては、これまでに類をみない事例となっている。
100 年間の耐久性を目指し、ステンレス鋼で覆われたジャケットレグが洋上に建ちならぶさまは、神殿のようでさえある。
滑走路島が埋立部と桟橋部による複合構造であることに加え、高精度を追及しながら急速施工を可能にするなど、海上構造物の建設史にさんぜんと輝くであろう本工事をレポートしてみる。

桟橋部での鋼管杭打設

数次におよぶ拡張事業で成長を続ける羽田空港

沖合Ⅰ期計画沖合Ⅱ期計画

沖合Ⅲ期計画

国内 49の空港と結ばれ、1日約 420 便が就航する東京国際空港（羽田空港）
は、国内航空旅客数の約 6 割にあたる
約 6667 万 人（1日あたり約 18.2 万 人 ／沖合展開事業の変遷

2007 年度）が利用している、国内航空ネットワークの基幹空港である。
その歴史は、1931 年にわが国初の国営民間航空専用飛行場として誕生。面積わずか 53ha、滑走路は 300m×15mの向上を図るとともに、将来の国内航空さらに沖へと向かう再拡張事業

需要に対応した発着枠を確保しつつ国際定期便の受け入れも視野に入れるといの1 本からの出発であった。もっとも、羽こうした変遷をたどってきた羽田空港だ

田空港の歴史は航空需要の拡大に対応が、東京都区内にあって利便性が高いするための、数次に渡る拡張の連続であ

反面、騒音問題や増便規制、小型機り、その代表的事業が 1984 年 1月より開の乗り入れ禁止などの発着枠問題が存始された沖合展開事業である。

在し、さらに近年の著しい航空需要の増1988 年 7月に第Ⅰ期事業として新 A 滑う。

大で、その 空 港 処 理走路を、5 年後、第Ⅱ期事業として西旅能力はすでに限界に達客ターミナルを供用した。さらに第Ⅲ期事している。そのため、業として 1997 年 3 月には新 C 滑 走 路を

新 た に 4 本 目の 滑 走供用したほか、翌年 3 月に国際線地区路（D 滑走路）を整備

旅客ターミナルビルを供用し、2000 年 3し、空港処理容量を大月に新 B 滑走路を、2004 年 12月には東幅に増加させようという旅客ターミナルを供用。現在の羽田空港のが、この度の再拡張

は面積約 1271ha、（A）3000m×60m、事業の目的である。

（B）2500m × 60m、（C）3000m × 60m

この事 業により、 羽の 3 本の滑走路を備えた国内最大級の田空港の年 間 発 着 能空港で、年間の航空機発着回数は約 29

力 は 現 在 の 29.6 万 回

万 6000 回（2006 年度）。旅客数とあわから40.7 万回に増強。

せて国内最大の空港であるとともに、国発 着 容 量の制 約の解

内線主体にもかかわらず世界有数の規模

消、 多 様な路 線 網の（乗降客数で第 4 位）を誇っている。

形成による利用者利便

羽田空港再拡張事業の概要

D滑走路建設工事全景（2008年9月24日）

10

来

世界でも例を見ない困難かつ技術レベルの高いプロジェクト

未

国内初適用となる複合構造の海上空港

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能と、埋立部の側方変位を抑制する機能（護岸機能）の両方を満たすために、2000 年 9月より、「首都圏第 3 空港調橋梁などの基礎として実績が豊富で、大査検討会」 が設置され検討が始まった

きな曲げ剛性をもつ鋼管矢板基礎が採用

羽田空港の再拡張事業は、新たに整備されている。

されるD 滑走路島の工法について、桟橋工法、埋立・桟橋組合せ工法、浮体工法の3 工法について検討が行われた。

厳しい施工条件と大深度・軟弱地盤での鋼管杭施工

その結果、関西国際空港や中部国際

このように、これまでの空港施設には見空港などわが国の海上空港で数多くの実られないほど、非常に大規模で複雑な構績がある埋立工法に加えて、多摩川側造となっているD 滑走路建設工事だが、約 1100mについては河口域の通水性を技術的難度に加えて、非常に厳しい施確保するために桟橋構造を採用。埋立と工条件が多くみうけられる。

桟橋とを組み合わせた、国内初の複合構造の海上空港として決定された。

まず、そのひとつが 2007 年 3 月30日に本工事が着手され、2010 年度中の完

埋立部は、大水深かつ軟弱な粘性土成・供用開始を目指すという、きわめて短層が厚く堆積した場所に位置する。そ工期での施工が求められていることであのため、工期・工費圧縮の観点から低る。

置換のサンドコンパクションパイル工法でさらに、船舶の航行が集中する東京港地盤改良が施され、護岸構造は沈下に第一航路に近接していることや供用中の対して追従性が高い傾斜堤構造を採用

現羽田空港の制限表面下（航空機の安し、海底面から約 35m の高盛土埋立の全運航のための高さ制限）の中にあるこ長期沈下に対応している。となど、厳しい施工条件も重なっている。

桟橋部には、本杭として先行打設した

また、当現場は最大 20ｍの大水深海鋼管杭基礎（φ1320.8 ～φ1600）に工域にあり、その下には軟弱な粘性土が厚場製作された全 198 基のジャケットをかぶく堆積しているため、杭長 85m ～ 90m

せるジャケット式桟橋構造を採用。そしてにも及ぶ長尺鋼管杭を打設することが埋立部と桟橋部をつなぐ埋立桟橋接続部必要となっている（本現場の地層構成と（以下、接続部）には、航空機が安全

各地層の特徴は次頁「地質構成図」と接続部

D滑走路平面図に離発着できる滑走路の基礎としての機D滑走路断面構造図

地層構成図（滑走路中心断面）「地質区分の特徴」を参照）。
基礎杭の設計支持力の設定について①層海底面～AP-35m程度に分布する地層であり、軟弱な粘性土主体の地盤。含水比は100％以上程度、塑性指数は60％以上程度、間隙比は３以上程度。

②層

AP-35m～-60m程度に分布する地層であり、粘性土主体であるが、②層の下半分に一部砂質土が挟在する。上部の粘土層については。①層に比較すると粗粒で低塑性であり、含水比は25～60％程度、塑性指数は10～40％程度、間隙比は1.3程度。

③層

AP-50m～-75m程度に分布する地層であり、砂礫・粘性土・砂質土の互層地盤。N値50以上の箇所もあり、規模構造物の支持層となりうる層。

④層

AP-70m～-95m程度に分布する地層であり、一部小さなN値を有する粘土が挟在しているが、N値50以上の連続した層が存在し、中規模～大規模構造物の支持層となりうる層。

⑤層

AP-80m程度以深に分布する地層であり、N値50以上の連続した層が存在し、大規模構造物の支持層となりうる層である。せん断波速度はおおむね400m／s以上。

は、杭径がφ1600と大口径であるため先端支持力の設定には十分な注意が必要であり、近隣で地盤条件の似た東京港臨海道路の載荷試験結果も活かしつつ、当現場でも鉛直載荷試験と水平載荷試験を実施。その結果、支持層に杭径の3 倍の根入れ深さとし、先端閉塞率を50％として設計することとした。
このように、厳しい施工条件下での大規模かつ急速な鋼管杭施工として、世界的にも例を見ない困難かつ高度な技術的知地層区分の特徴見が求められるプロジェクトとなっている。

大規模・急速・高精度施工を可能にした鋼管杭打設
多摩川側約 1100mでは、河口域の通●桟橋部全長 W1079.1m×L524m●桟橋部面積 約 52 万㎡
桟橋部の鋼管杭施工では、①大口径・水性確保のほか、気象・海象条件に左長尺杭が使用され、かつ短工期での施工右される現場施工量の低減、杭本数のが求められていること、②非常に高い打設削減やプレファブ化による工程短縮など精度が要求されること、の2 点が大きな特の理由からジャケット式桟橋構造が採用徴となっている。

された。このような大規模なジャケット式

最大径φ1600mm・総本数 1165 本とな

桟橋は、これまでに海洋エネルギー施設る鋼管杭は、工程短縮を目的に別ヤードや港湾施設での実績はあるものの、広大で杭長約 80m ～ 90mに一本化され、重な空港基盤施設としては初の適用となっ量約 80t ～ 90tときわめてスケールの大きなている。その、主要諸元は以下の通りで長尺杭として打設される。

ある。

ジャケット桟橋の施工は、通常、仮受け

●桟橋部

198 基

●標準寸法

W63m×L45m×H35m（1 基当たり）

桟橋部ジャケット据付状況

杭を設置してジャケットを据付け、据付け後のジャケット上から杭を建て込むが、本工事では工程短縮とコスト削減を目的に、●最大重量

約 1600トン

先行打設した鋼管杭にジャケットをかぶせ●基礎杭φ1600・φ1422.5・φ1320.8て据付けを行っている。

×85 ～ 90m
1165 本（約 9 万トン）

そのため、鋼管杭の打設は水平方向で10cm 以下、鉛直方向で±5cm 以下、鋼管杭へのジャケット挿入の状況

傾斜角は2 度以下という非常に高い精度が要求されることになった。

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バイブロハンマ

③一次打設

④二次打設
油圧ハンマ

レグ内カメラ画面

①杭建込み

②杭自沈

鋼管杭打設ステップ図

誘導システム画面

導材台船

100年対応のライフサイクル
コスト低減を図る防食対策

パイルキーパーを用いた鋼管杭打設状況

埋立・桟橋組合わせ構造であるD 滑

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鋼管杭は、1600t 吊級杭打船で建て決めと打設中の杭の位置情報を表示する

走路は、ジャケット式桟橋構造をはじめと込み、杭の鉛直精度を確保するため1 次ことで、打設途中の位置ズレ等へすばやして大量の鋼材が使用されている。これ打設をバイブロハンマで、2 次打設は油く対応できるようになっている。

ら鋼構造物は、腐食環境の厳しい海上

圧ハンマを用いたフライング工法で行われさらに、ジャケットレグ内には小型で精で長期の供用を想定していることから、ている。導材導枠を用いた杭打設では細度のカメラが取り付けられ、モニター長期耐久性を期待できる防食対策が施設置および撤去に時間がかかるため、パ画面を確認しながらジャケットレグを杭へされている。

イルキーパー付きの導材台船を使用すると挿入でき、効率化が図られるとともに吊上部鋼桁部は、耐腐食性に優れるチことで、工程短縮を図りながら高い精度荷の下に立つ必要がなく安全性も向上しタンカバープレートにより桁全体を覆うこを確保している。ている。とで腐食環境が大幅に改善される。ま導材台船は杭打設時の平面方向ガイド桟橋部分だけでも1165 本という大規

た、結露による桁内塗装の劣化を防ぐを搭載しており、後から据付けるジャケッ模な数量の鋼管杭を、これまでに培ってため、除湿器と循環ファン、送気ダクトトへの精度確保のため、ジャケット1 基あきた技術と新しい工夫の積み重ねで、繊からなる除湿システムを利用して、桁内たりの杭 6 本の相対位置を確保するパイ

細かつスピーディーに打設が行われてい部の相対湿度を50％以下にコントロール

ルキーパー 6 台が配備されている。導材る。

している。

台船にはRTK-GPSとレーザー距離計等

カバープレートから海面付近までのジャを連動したパイルキーパーの位置誘導シケットレグは、補修がきわめて困難な干ステムを搭載。リアルタイムで台船の位置満・飛沫帯にあることから、鋼部材の表最大高さ約 40mの盛土が施され上部内部空間塗装＋湿度管理

コンクリート床版る。こうした条件下で、水平方異形鉄筋

向からの側方変位に耐え、100桟橋上部鋼桁年間の耐久性が求められる護岸であり、供用後は上部を航空機鋼管矢板

鋼管矢板が通るため、橋梁などと同様の海上部
耐海水性ステンレス鋼ライニング荷重を受け持つ基礎である。
上部下面
カバープレート

水中部・土中部
電気防食このように、埋立護岸兼渡り山形鋼桁基礎としての機能が要求されるため、接続部では、コンパクトモルタル

高耐力継手の概要図

な断面で大きな曲げ剛性が得らジャケット式桟橋部概略図

れ、橋梁・橋台の基礎として十分な実績がある鋼管矢板井筒基礎が採削減も可能になった。

面を耐腐食性に優れた耐海水性ステンレ用されている。地盤変位を抑えるため隔また、接続部は制限表面下にあるたス鋼で覆う防食工法で対策されている。

壁部の継手にはせん断耐力の大きな、め、継ぎ杭での打設が行われたが、打また、海中部および土中部は、港湾施高耐力継手が採用されたφ1600mm の設精度の要求とともに施工時間を短縮す

設に実績が豊富で信頼性が高く、維持鋼管矢板が用いられている。

るために、無溶接で接合が可能な機械管理が容易なアルミニウム合金陽極を用いた流電陽極方式による電気防食工法が採用されている。

工夫をこらし、工期短縮にも貢献する技術の数々
この高耐力継手は、従来の P-P 継手

様々な要求に応える
鋼管矢板基礎に比べて継手部の内空断面を大きくした
山形鋼と異形鉄筋の組み合わせに、高式継手も採用された。さらに、施工時には、鋼管矢板にひずみ計や傾斜計などの計測器が取り付けられ、変形と応力を随時監視するなど細心の注意が払われた。
接続部で使用されている鋼管矢板基延 長 424m になる接 続 部は、D 滑 走強度モルタルを充填した構造となってい礎の諸元は以下の通りである。

路を特徴づける複雑な機能を持った特る。新開発のウオータージェットを用いて●全長

W428.4×L14.4m

殊な構造物といえる。護岸として期待さ掘削洗浄することで、継手内へのモルタ●鋼管矢板φ1600

れる性能もこれまでの事例とは大きく異なルの充填がより確実になっている。

●鋼管矢板本数 約650本る。護岸高さは、水深約 18mに海面上

これらの特徴により、P-P 継手と比較しの高さ約 14mを加え、30mを超える。さて 2.5 倍のせん断剛性と10 倍のせん断らに、埋立部は、圧密沈下を見越して耐力が実現したほか、鋼管矢板本数の●鋼管矢板長67m

海洋構造物のエポックメークとなる羽田再拡張事業
新たに4本目の滑走路が整備される羽田空港は、発着容量の制約解消から多様な路線網が形成され、将来の国内航空需要への対応とともに国際定期便の受け入れも視野に入れ、利用者利便が向上されていくであろう。
本工事では、数々の先進の技術を用

埋立部
桟橋部

スリット柱

い、既存の空港を供用しながら、大規模かつ高精度な施工を短工期で可能にしてきたわけだが、これらの先進技術が今後の利用者利便だけにとどまらず、わが国の経済波及効果や国際競争力向上に大いに貢献することで、世界に冠たる事例として残るはずである。

前面マウンド（捨石）

鋼管矢板井筒写真・図表提供：関 東地方整備局東京空港事務所、
羽田再拡張D滑走路JV

埋立/桟橋接続部概略図14