世界首座人造島機場，日本的工程奇蹟，啟用後卻開始下沉，關西機場怎麼了

時間拉回2018年9月強颱燕子在日本四國德島線登陸,除了帶來強風暴雨之外, 更因為當時適逢大潮, 對日本西部帶來嚴重的破壞。 資料顯示, 這起風災奪走13條人命, 將近千人輕重傷 ,關西更有多達260萬家戶停電。而位於人工島上的關西國際機場也受到嚴重的破壞 ,其中第一航廈與機場跑道嚴重積水, 滔天巨浪 ,更導致停在大阪灣的油輪 - 保運丸撞毀聯絡橋, 將近8000名旅客一度受困孤島。

在專家的眼中這起事件讓關西機場的沉降問題暴露無遺, 統計數據顯示, 自啟用至今, 這座機場已下沉了3.75公尺,, 超過一層樓的高度, 而且當前還在以每年6公分的速度下沉。 雖然在設計之時, 日本就預期會有這個狀況,也從2004年開始加高防護堤,但燕子颱風帶來的創紀錄潮位, 終究對機場帶來嚴重的破壞。 集結鉅資與精密技術的關西機場, 下沉問題是否真的難以解決? 我們要看回機場的興建過程。

上世紀60年代東京地區的機械與化工產業蓬勃發展,經濟快速成長。 同期大阪灣沿岸的輕工業聚落卻相對落後, 而1978年啟用的成田機場, 更吸引大批出口商前往東京, 雖然大阪也有伊丹國際機場, 但運量早就達到上限,加上周邊可供開發的腹地不足,就連大阪在地老牌企業, 也都陸續把總部搬到東京, 眼見大阪即將衰落, 興建新機場的呼聲日益高漲。 起初官方選定在大阪周遭的神戶地區興建機場,但當地市府難以解決土地徵收的問題,加上居民對飛機起降噪音大舉反彈, 這個選項最終破局。 與此同時, 當時一派主流觀點認為,新機場必須遠離市區 ,考量到要有較大的建設空間 ,最終拍板在大阪灣填海造陸興建海上機場。

對不少國家來說, 海上機場的工程難度過高 ,但日本早在江戶時代就開始填海造陸, 因此新機場很快就拍板 。1987年,龐大的造島工程正式動工,然而攤開大阪灣的地質條件, 機場預定地的海床只有18公尺深 ,但下方卻是高含水量的黏土地質, 套用當時工程師的說法, 整片海底就像一個巨大海綿, 興建人造島後很容易下陷 ,為了解決這個問題工程單位的首要任務便是排除黏土層的水分, 藉由拉高地質密度, 來增加地基的承載力。 而他們當時選擇了沙樁排水工法, 在整塊地盤中打入超過200萬根沙樁, 再用土石覆蓋加壓將黏土層中的水分排出,等到地基穩定之後, 下一步是興建堤防並繼續填土, 工程單位為了提升島嶼的抗浪能力 ,在堤防周邊共放置了48000個消波塊, 並從沿岸山區挖取共計1億8000萬立方公尺的土石來填海,這整段過程共花費了3年時間。 然而正當基礎結構眼見完成之際, 科學家卻發現了新的問題 ,在最初的估算中, 人工島最大的下沉深度只不到6公尺, 但在實際的測定中他們卻得出超過8公尺的數字,這區區2公尺多, 很可能就是成功與失敗的距離, 更糟的是, 作為地基的黏土層, 每個地方的沉降速度都不一樣, 如果就這樣在上方興建機場, 一開始可能還好, 但隨著時間過去不同區域產生不同的沉降高度, 上方的建物很可能因而崩塌。 為了解決這個難題, 營造團隊又想出了新的方法, 他們設計了一種抗沉設施, 在預定機場底部, 分階段建立總共906根巨大樑柱,這些樑柱採可動式設計,每一支都配有類似千斤頂的裝置, 在他們的構想中, 如果有區域沉降的比較快, 那就可以用巨型千斤頂將樑柱頂高, 再放入鋼板作為支撐, 藉此維持整座機場的平衡。

為了這套複雜的抗沉設施,關西機場配有專門的工程團隊 ,每根樑柱上也裝設了感測儀器, 中控系統會根據統合的沉降數據, 以公𨤳為最小單位 ,精密調節樑柱的高度 ,為了配合變化 整座機場的重要管線與牆面幾乎都採用可動式設計,解決了最後一個難題後, 關西國際機場在1994年9月正式啟用 ,很快就成為地區最主要的航空門戶, 然而巨大的營造與維護成本, 立刻對機場運營帶來龐大的負擔。經費吃緊的情況之下,總要拉人來犧牲負擔 ,關西機場對航空公司, 開出全球前幾貴的落地費, 導致許多航空公司縮減在地起降的航班。 除此之外 ,亞洲其他國際機場的競爭也都排擠到關西機場的盈利狀況,龐大的壓力一直要到2012年, 日本政府統合關西與伊丹機場的管理工作, 營運成本才終於下降。 從2016年開始 當局進一步將機場業務委外經營 加上這些年大量成長的海外旅客逐漸讓關西機場的財務

往好的方向發展 然而2018年的那場風災 卻又再提醒世界 這座機場存在的下沉問題 按照官方公佈的測量數據 關西機場在啟用之前的建造階段 共下沉約9.8公尺,啟用後再下沉了3.75公尺,至於未來的下沉幅度, 目前仍眾說紛紜, 以美國土木工程學會發布的數據來看, 他們認為, 關西機場第一航廈的部分, 早在2015年就觸及下沉臨界點, 而第二航廈則會在未來三年內觸碰到警戒線。對於潛在的危機 ,目前的應對方針是增加機場附近的海堤高度, 以及墊高機場跑道, 但專家普遍認為, 關西機場最大的隱憂, 在於全球暖化加快海平面上升的速度也促使極端天災日益頻繁。隨著災難規模越來越難以預測, 機場的安全風險也同步激增。 總結來說 ,以地區發展的角度來看 ,關西國際機場有其存在的必要, 而蓋在海上同樣也是不得已的選擇,這座機場啟用以來,已對全日本乃至整個世界, 帶來相當深遠的影響, 首先是國內的部分 ,關西機場大幅改善當地的空中交通規模, 成功挽救地區經濟。 而在全球範圍的影響, 關西機場作為離岸機場先驅興建過程遭遇的困難,實際的成本數字, 以及營造團隊對抗下沉採用的各種對策, 都成了非常寶貴的資訊。