鹿児島港耐震強化岸壁の整備について ～全国初、スパッド付き深層混合処理船を活用したシラス地盤改良～ 鹿児島港湾・空港整備事務所 副所長 ◎今林 章二 企画調整課 ○黒岩 寛 工務課 ●林田 威将 １．はじめに 鹿児島港は、桜島を擁する錦江湾の中程に位置し、東洋のナポリとも称され我が国有数 の景観に囲まれた港湾であり、昭和 26 年、重要港湾に指定されている。同港は古来より旅 客、交通、物資流通、あるいは都市開発の各般にわたり鹿児島市を中心とした背後圏の拠 点港湾として、また国内外クルーズ船が多数寄港する南九州の中核である鹿児島県の海の 玄関口として発展している。特に、同港を発着とする県内離島・沖縄地方を結ぶ航路は、 県内離島・沖縄の住民にとって重要な海上交通手段であるとともに、生活必需品、主要物 資、郵便物等の輸送を行っていることから主要な生活航路となっている。その中でも同港 新港区の複合一貫輸送ターミナルは、奄美・沖縄地方への貨物量の 7 割を取り扱っており、 人流・物流の拠点として重要な役割を果たしている。 本報告では、この新港区の複合一貫輸送ターミナル改良事業（以下、本事業という）の 概要、本事業で整備した耐震強化岸壁（-9m）改良工事（以下、本工事という）の概要並び に、定期フェリーが輻輳する狭隘な水域での航行安全に対応した新型作業船の導入効果や 鹿児島特有のシラス地盤の改良に対する施工上の課題と解決策への取り組みについて報告 するものである。 写真-1 鹿児島港本港区、新港区 本港区 新港区
２．新港区の複合一貫輸送ターミナル改良事業の概要 新港区では、主要な課題として次の(1)～(3)の 3 点が挙げられる。 (1) 既存の矢板式岸壁が供用開始から 40 年以上 経過しており、施設の老朽化が進み倒壊の危険 性がある。 (2) 貨物の増大や貨物輸送形態の変化に伴いシャ ーシやトラック等による輸送が増加しているこ とから、背後の荷さばき地や駐車場等のふ頭用 地の不足が深刻である。また、フェリー乗降客 と荷役機械が輻輳しており、荷役効率が悪く、 過去に荷役機械による人身事故が発生している ことから、安全確保についても懸念されている。 (3) 鹿児島港は、県人口の約 3 割が集中する県都 鹿児島市に位置し、県内離島及び奄美諸島を経 由する沖縄への定期航路（人流・物流）の基地 港であることから、大規模地震時における交易 機能（生活物資輸送）を持続させるために耐震 強化岸壁が必要である。 これらの課題に対応するため、本事業として、既 存の岸壁 2 バースを海側に 30m 拡張（前出し）して 新たな岸壁を整備することで、老朽化対策とふ頭用 地を確保し、その内 1 バースは大規模地震発生時に おいて緊急物資輸送対応のため 10,000GT 級 RORO 船 が着岸可能な水深 9m の耐震強化岸壁として整備す るものである。 写真-3 狭隘なふ頭用地における荷役状況 （整備前） 写真-4 乗降客と荷役機械の輻輳 （整備前） 写真-2 既存岸壁の老朽化（整備前） 写真-5 鹿児島港新港区複合一貫輸送ターミナル改良事業の 実施状況（H27.4）と完成イメージ 岸壁(-7.5m)(改良) 整備中 埠頭用地 2014年3月15日一部供用 航路・泊地(-9.0m) 整備中 旅客ターミナル 2014年3月15日供用 貨物上屋 2014年3月15日一部供用 耐震強化岸壁(-9.0m) 2014年3月15日供用 完成イメージ
３．耐震強化岸壁（-9m）改良工事の概要 本工事の構造形式・工法及び施工フローを以下に述べる。 ３．１ 構造形式・工法の検討 新港区における耐震強化岸壁の構造形式は、基本設計の結果から要求性能を満たし経済 的な重力式岸壁を採用した。 重力式岸壁の基本設計では、この耐震強化岸壁に求める要求性能を大規模地震（レベル２ 地震）発生時に早期に利用可能な復旧ができる性能として許容変位量を 200 ㎝程度とした。 レベル 2 地震動に対する動的解析（FLIP）を行った結果、地盤改良無しの残留変位量が 300 ㎝以上になったことから、地盤改良の必要が生じた。そこで、最適な地盤改良工法を検討 した結果、深層混合処理工法を採用した。 ３．２ 施工フロー 施工フローを以下に述べる。なお、以下の①から⑪までの数字は図-1 の施工フローチャ ートと図-2 の耐震強化岸壁（-9m）標準断面図に記載している数字に対応している。 ① 地盤改良工 スパッド付き深層混合処理船を用いて地盤改良を行い、本岸壁に必要な強度を持つ地 盤を造る。 ② 床掘工 硬土盤グラブ浚渫船を用いて、地盤改良によって盛り上がり固化した土砂を取り除く。 ③ 基礎捨石工 改良した地盤上に捨て石を投入し、ケーソンの基礎マウンドを造る。 図-2 耐震強化岸壁（-9m）標準断面図 ① ②③ ④⑤⑥⑦⑧ ⑨ ⑩ ⑪ 図-1 施工フローチャート 国 鹿児島県 －凡例－ ①地盤改良工 ②床堀工 ⑦ケーソン据付 ④ケーソン製作（陸上） ⑤ケーソン進水 ⑨裏込工 ⑩上部工・付属工 ⑪舗装工 供用（平成２６年３月） ③基礎捨石工 ⑧中詰工 国 建築（旅客ターミナル） 建築（貨物上屋） ボーディングブリッジ 道路・駐車場等整備 鹿児島県 新港区 谷山二区 ⑥ケーソン運搬 （海上）
④ ⑤ ⑥ ⑦ ケーソン製作･進水･運搬･据付 本工事に使用するケーソン（重さ約 1,600t）を鹿児島港谷山二区の陸上ヤードで製作 し、起重機船（2,200t 吊）を用いて海上に進水させる。進水したケーソンは新港区の 現場まで引船を使って約 15 ㎞の距離を 4 時間掛けて曳航し、現場で起重機船（120t 吊）を用いてケーソン全 13 函の据付を行う。 ⑧ 中詰工 ケーソン内部に中詰め材（20kN/m3）を投入後、蓋コンクリートを打設する。 ⑨ 裏込工 据付けたケーソンから既存岸壁の間にかけて裏込雑石を投入する。 ⑩ 上部工・付属工 上部コンクリートの打設、係船柱･防舷材･車止め等の取付けを行う。 ⑪ 舗装工 コンクリート舗装を行い、エプロンを施工する。 ４．耐震強化岸壁（-9m）改良工事の技術的な課題と解決策 今回の地盤改良は、軟弱地盤にセメント等の安定 材を混合攪拌し、現地盤を化学的に固結させる深層 混合処理工法を採用し、海上施工となることから、 深層混合処理船（写真-6）を採用している。 本工事を施工する新港区は湾内の水域が狭い上に 航行船舶が頻繁に輻輳するため、航行船舶への配慮 が必要である。また、シラス層はせん断抵抗が大き く改良厚さが 20m 以上あり、改良が困難であること から、これらの課題と解決策について以下に述べる。 ４．１ 全国初のスパッド付き深層混合処理船の導入 新港区の湾内は水域が狭く、定期フェリーや貨物 船等の航行船舶が頻繁に輻輳し、また、今回の施工 範囲が港口付近にあることから、往来する船舶から 退避行動を取りつつ作業を進めなければならないた め、非常に困難な現場条件となった。 図-3 のとおり、深層混合処理船のアンカーワイヤ ーの展張範囲が定期フェリーの入出港の妨げとなり、 作業船の退避に時間を要するなど（退避対象船舶約 3 隻/12h）十分な作業時間が取れない。 そこで、作業船の退避時間を短くするため、全国 初となるスパッドとアンカーワイヤーを併用したス パッド式深層混合処理船を採用した。図-4のとおり、定期フェリー等の入出港の妨げとな らないよう移動時以外はスパッド付き深層混合処理船のアンカーワイヤーを緩めて海底に 自沈させ、柱状のスパッドを海底に打ち込み船体を固定し施工した。 写真-6 スパッド付き深層混合処理船 図-3 作業状況図（新港区）
スパッドを深層混合処理船に取り入れたことにより、航跡波等による作業船や掘削ビッ トの動揺を抑え、約30mを超える深度まで効率的かつ精度の高い施工を可能とした。作業船 を移動させる際には、独自の船体位置管理システムを使って作業船、施工範囲、隣接港口 航路の位置関係をリアルタイムに監視しながら、緩めていたアンカーワイヤーを引張する ことで移動し、施工時の移動時間及び直近の岸壁から定期フェリーが入出港する際の退避 時間の短縮を図るなど、作業時間の確保に努めた。また、定期フェリー等の運航に支障が ないよう、アンカー設置後(図-4)の水深（アンカー天端高）と位置を正確に把握し、関係 各社（海域利用社）に事前周知した。 ４．２ シラス層に対応する深層混合処理装置の改良 地盤改良するシラス層は厚さが20m以上あり、Ｎ値が 10前後で角張ったガラス粒子を多く含むことからせん断 抵抗力が大きいため、掘削時の貫入・攪拌・引抜障害が 発生する可能性が高い。 そこで、写真－8,9のとおり、せん断抵抗が大きいシ ラス地盤の貫入・攪拌・引抜障害に対応するため、攪拌 翼の形状変更（引抜不能を防止するため攪拌翼端部に上 向きのビットの設置）、ウォータージェットによる貫入 補助、超硬性掘削ビットの増設（攪拌軸1本あたり7基を 9基）を行った。 また、層厚が20mを超えるシラス地盤では、施工の際 攪拌翼の摩耗が激しく、超硬性の鋼製部材が1週間に 20mmも摩耗し、修理や部品交換の時間が作業工程を圧迫 した。作業工程を回復するため、定期フェリー等の入出 港に伴う本船の退避時間（1～2時間程度/回、最大4回/ 日）を活用し、アタッチメントの摩耗・損壊箇所の溶接補強と部品交換を行い、作業効率 向上を図った。 写真-9 攪拌翼の形状変更 改良前 改良後 写真-8 超鋼製掘削ビット増設 写真-7 船体固定用スパッド スパッド 図-4 スパッドとアンカーワイヤーの併用 スパッド
５．おわりに 鹿児島港新港区は、離島・沖縄向け定期 航路が就航し、離島・沖縄の生活を支える ターミナルを有しており、利用頻度も高く、 ユーザーから耐震強化岸壁（-9m）改良工事 の早期完成を求められ、平成 23 年に現地着 手し、平成 26 年 3 月に供用した。 工事期間の制約を受ける中、今回、スパ ット付き深層混合処理船の投入と掘削ビッ ト等アタッチメントの改良により早期に完 了することができた。 現在、耐震強化岸壁（-9m）に隣接する岸 壁（-7.5m）（改良）の工事を進めているが、 港口の可航エリア内で浚渫船と定期フェリ ー等が輻輳していることから、上記の航行 安全対策（退避、アンカー位置情報等）に 留意しつつ、ユーザーの早期完成に応えら れるよう、作業を進めていきたい。 写真-10 整備後の耐震強化岸壁（-9m） 整備箇所 写真-11 岸壁（-7.5m）（改良）工事の施工状況 写真-10 整備後の耐震強化岸壁（-9m） 整備箇所
