関西国際空港は、大水深かつ軟弱な地盤の上に建設されるため、当初から、地盤の沈下対策が大きな技術上の課題であると考え、その解決に努めています。

　海底のすぐ下に堆積している軟弱な沖積層に対しては、空港島全域で地盤改良を施し、予め人工的に地盤の沈下を促進することで、工事中に沈下を完全に終了させることとしました。

　その下の洪積層に対しては、人工的な地盤改良を行うことが、技術的にも、経済的にも困難です。このため、洪積層の沈下をできるだけ建設中に進行させ、空港の供用後に生じる沈下に対しては、建物の柱にジャッキアップ装置を予め組み込み、建物を水平に保つように調整するといった工夫をこらします。その他の施設についても、丁寧な維持管理を行っていくことで、機能を維持していこうと考えています。

　また、埋立地自身が圧縮沈下することがないよう、埋立地盤の表層も地盤改良を行って締め固めることとしています。

　こうした計画・設計面での対応に加え、現在工事が進められている埋立工事の施工面においては、全地球測位システム（GPS）や、面的な深浅測量システムなどの最新の測量システムと、コンピューターデータベースを連動させた埋立施工管理システムを用いることによって、場所によって沈下が異なること（不同沈下といいます）のないよう、埋立地の厚さをできるだけ均一に仕上げるような管理を慎重に行っています。

　このように、２期の計画、設計、施工から維持管理にわたる各段階で沈下を考慮することで、トータルとして、将来にわたって空港機能に問題が生じないように対応していくことができるものと考えています。

　こうした対応のベースとなる２期島の沈下予測については、１期島の１０余年にわたる沈下の観測結果をフルに活用し、また、４００ｍに達する深いボーリング調査や最先端の土質試験方法による成果などを分析するとともに、それらの結果について学識経験者の方々に評価していただいたうえで、工事開始からほぼ沈下が終わるまでの間（開港後５０年頃）の海底地盤の平均的な沈下量を１８ｍ程度と予測しています。
　この予測は、現時点での技術の粋を集めた予測であると考えています。

　しかし、沈下は長期間にわたる現象であるため、２期島における沈下観測を十分な態勢で行うとともに、その結果を埋立工事や維持管理に反映させていくこととしています。

ここでは、少し専門的になるかもしれませんが、既に工事が始まっている２期島の沈下予測法をご紹介して参ります。

　洪積層は、砂と粘土が幾層にも積み重なっており、堆積した年代や粘土の硬さ等の性質の違いから 上部と下部に分類できます。
　上部洪積層は、厚さが２００ｍ程度で、１０層の砂層と、これに挟まれた９層の粘土層で構成されています。これらの粘土層は、 たくさんの水を含んでいます。粘土層に含まれる水が、２期島の荷重によって粘土層の上下の砂層に押し出されることにより、 沈下は生じます。その水は、粘土層の上下の砂層を通って、島の周囲に抜けていきます。沈下の速さは、 砂層を通る水がどれだけ速く島の周囲に抜け出るか（砂層の排水性）によって大きく変わります。 また、砂層が途中でなくなっている場合には、その砂層は水の 通り道にならず、その上下の粘土の沈下は非常に遅くなります。
→上部洪積層の沈下のイメージ図

　下部洪積層は、厚さが３００ｍ程度ですが、上部洪積層よりも堆積した時代が更に古く、２期島の荷重に耐えるだけの硬さがあるため、大きな沈下が生じることはないと考えられます。しかし、１期島での下部洪積層の沈下計測データによると、データの精度は上部洪積層の計測データよりも劣るものの、下部洪積層の上層部分では、ある程度の沈下が生じている可能性があります。 

このような洪積層の沈下を予測するには、

* 同じ１層中の粘土層を更に細分し、深さの違いによる粘土の性質の微妙な違いをより細かく計算にとりいれる
* 同じ１層中の粘土層でも、沖合い方向だけでなく岸沿い方向の、粘土の厚さと粘土の性質の微妙な違いをより細かく計算にとりいれる などを行うことにより、１期よりもさらに精緻な予測が可能となりました。

　砂層の排水性は､砂自体の水の通し易さ（透水係数）、砂層の厚さ、砂層の平面的な広がりや連続性など、いろいろな要素が関係しているので、ボーリング調査だけで推定することは困難です。
　１期の建設に先立つ調査段階では、砂層の排水性、粘土の圧縮性や空港島の荷重などが不確実であったため、それぞれに対していくつかの条件を想定し、それらを組み合わせて合計２６通りの計算を行いました。その結果、開港１０年後の総沈下量として約６～１０ｍという幅のある 計算値がえられました。この中から比較的信頼性の高いと思われる条件を選定し、計算を行った結果、 開港５０年後の総沈下量として８ｍという値が得られ、これをもとに１期事業をスタートさせました。しかし、事前の調査だけでは経験のない洪積粘土層の沈下量を精度よく予測することが困難でした。 このため、本格的に埋立工事を行う前に、先行埋立調査工区を設け、その沈下状況をみて予測精度を上げ、本格的な埋立工事に反映させることとしました。
　平成元年になって、先行調査工区の約６ヶ月間の沈下観測データが得られました。 標準圧密試験結果に粘土のサンプルを地中深くから採った時の粘土の乱れも考慮して粘土の圧縮性を設定し、かつ、上部洪積層の１０層の砂層すべての排水性が高いものと仮定した場合の計算値が、このときの沈下観測データとよく合うことから、この計算条件で本格的な埋立工事以降の予測を行いました。
　２期の予測においては、１期島等で埋立完了後も観測されてきた砂層内の水圧の状況も考慮に入れて、砂層の排水性をモデル化しています。モデル化においては、砂層の厚さや平面的な広がりについて、ボーリング調査結果などのデータを、最新の地質学の研究成果を取り入れて設定しています。

１期島での観測によると、下部洪積層においても、ある程度の沈下が生じている可能性があります。 しかし、下部洪積層のどの層が、どのようなメカニズムで沈下しているのかというデータは、ほとんど得られていません。
　下部洪積層は、上部洪積層と同様に水が抜けて粘土が圧縮するというメカニズム（１次圧密）で沈下する場合と、それ以外のより複雑なメカニズム（２次圧密）で沈下する場合が考えられます。２次圧密と考える方が、長期にわたって沈下が続くことになるので、２期の沈下予測においては、２次圧密として計算を行っています。
　

このような計算方法や計算条件の設定にあたっては、平成３年度以来、学識経験者で構成する委員会での綿密な指導のもと、新しい予測法で１期島の洪積層の沈下量を計算し、実測値と比較することにより予測法の妥当性を確認したうえで、２期島の沈下の予測を行っています。したがって、この予測法はより信頼できる方法であると考えています。

* 情報化施工とは、「施工中の技術管理データを分析しながら施工のみならず設計までも最適化を図ろうとするもの」（土木工学ハンドブック、土木学会編）と定義されており、埋立工事、盛土工事、トンネル工事など、地盤を扱う分野で一般的に採用されています。