關西經驗 工程啟示錄 (陳榮松)

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日本關西國際機場是一座海上機場,4日受到颱風燕子的影響,嚴重淹水而關閉。

 

日本關西機場是「完全採填海造陸設置機場」的著名成功先例(一九九四年啟用),其啟用後即被批評將可能為大海所淹沒,其後香港赤鱲角機場(二○○○年啟用)則是「採部分填海」建成,兩者最大差異是關西機場海底土質鬆軟(其海底沖積層為含水量高的黏土),而赤鱲角機場其海底則為堅硬的花崗岩。另外,關西機場位於海平面上僅五公尺(機場所在位置之原海域水深約十八公尺),赤鱲角機場則位於海平面上十公尺。因此關西機場若為海水所淹沒,機率遠大於赤鱲角機場。

關西機場建設時已預期鬆軟海底土層將導致機場長期沉陷,為加速於建設期間即能下陷至預計總下陷量的一定比率,減少完工啟用後下陷造成機場營運困擾,第一期採用重物壓實(即預壓實)填土層加速沉陷,第二期則採垂直沙樁加速排水,以期減少後續沉陷量。然而原先分析,預期長期總沉陷量約為五公尺,實際卻已沉陷八公尺(啟用後已下陷約三公尺)。為免因沉陷縮短機場壽命,日本工程單位曾以千斤頂頂起巨大機場支柱,塞入鋼板使機場大廈儘量回復到原設計高程。

由於關西機場是建於離海岸約五公里的海中人工填海造陸機場,因此當局建造一座聯外雙層橋樑與陸岸聯繫,上層是為六線道的汽車車道,下層為鐵道路線,當時所取定的橋樑高度,也經研判「足敷供大型船隻自其下安全通航」。

儘管建設時已有前述之諸多工程考量與先進設計、施工技術,然而因機場沉陷,以及受燕子颱風影響,九月四日下午大阪灣海水位達破紀錄的三.二九公尺,加上颱風所致之浪濤,造成海水倒灌,除導致大阪灣區嚴重淹水外,關西機場兩條跑道的其中一條也淹水深達○.五公尺,停機坪也同時遭受水淹。情況更糟的是因郵輪受颱風影響而撞擊前述關西機場唯一聯外橋樑,導致單向一節橋跨嚴重受損。在這些意外災害的情況下,關西機場不得不被迫暫時關閉。這給予我們如下的一些啟示:

首先是極端氣候所致之氣象、海象,已非原據歷年氣海象實測資料統計,所做推論之工程基準所能準確模擬與預估,亦即「工程不確定性與風險都已增高」,各項建設必須面對與考量此一新情境。

再則工程技術的侷限性、不確定性,是難以完全突破與掌控。例如,即使現今大地工程已有相當的進步,「對沉陷預估仍難達合理的確信程度」。因此工程設計時,「風險須謹慎分析亦須納管」,以便合理掌握潛在風險,並據以擬定適當因應方案、對應的經費之規模。

另則需了解工程沒有絕對的安全,必須在保護程度與經費間取得平衡,甚至以各種預警措施或消極防護作為搭配。且工程選址影響建設是否成功,以及能否於預估年限內正常營運,選址必須儘量排除外在干擾。

(作者為高雄市水利技師公會理事)自由時報0907

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