日本关西国际机场(KIX)一直被认为是工程奇迹。
它完全建在大阪湾的一座人工岛上,是重要的航空枢纽,每年连接25个国家的91个城市,接待超过3000万名乘客。
自1994年启用以来,关西国际机场已发展成为亚洲最繁忙、最重要的国际机场之一。然而,在这一成功故事的背后,却隐藏着一个持续且日益严重的问题:整个机场正在下沉到海底黏土沉积层上。
关西机场所在的原始人工岛自启用以来,已下沉约3.81米。扩建过程中新增的第二个岛屿自填海工程开始以来已下沉17.4米。仅去年一年,机场工作人员就在新岛上的54个独立监测点记录到下沉21厘米。
这些数据凸显了人们日益增长的担忧——不仅是对工程设计的担忧,还有随着海平面上升和极端天气事件日益频繁,这个重要交通枢纽的未来前景。尽管面临这些挑战,关西机场仍在全面运营,工程师们夜以继日地工作以控制地面沉降并减缓其速度。
本文将深入探讨关西机场下沉的原因、正在实施的工程解决方案以及日本从中汲取的重要经验教训。
关西机场为何建在水上
关西国际机场建在离岸5公里的人工岛上,旨在解决大阪地区的土地短缺问题,并减少人口稠密地区的噪音投诉。该工程计划是在约20米厚的软质沉积黏土上建造地基,这种黏土以可压缩性和不稳定性著称。
为了解决这个问题,工程师们安装了220万根垂直排水管,以加快土壤固结过程,并使用了超过2亿立方米的废物填埋和4.8万个柱子来稳定场地。尽管付出了这些努力,黏土地基在机场的重压下仍然不断压缩。
正如日本明治大学城市规划与政策名誉教授市川宏夫所解释的那样:
“目前,关西国际机场每年下沉不到10厘米,但这一速度正在减缓,且在可控范围内。”
台风重创敲响警钟
2018年,日本遭遇25年来最强台风“飞燕”袭击,引发大规模洪灾,机场的脆弱性暴露无遗。
据《卫报》报道,风暴潮淹没了机场地下的灾害响应中心和变电站,导致5000名旅客滞留超过24小时,断电、断粮、断交通。一辆油罐车甚至撞上了连接机场和大陆的桥梁,切断了唯一的道路通道,延误了紧急救援。
这一事件不仅扰乱了机场运营,还促使工程师重新评估关键设计要素——特别是在容易发生洪水和地面沉降的设施中,将关键系统置于地下,以及对更具弹性、适应气候的基础设施解决方案的需求。
阻止下沉是不可能的
根据2024年《海峡时报》和《泰国民族报》的数据,关西机场第二个岛屿在一年内下沉了21厘米,而原来的岛屿则以每年约10厘米的速度持续下沉。
尽管下沉速度比以前慢,但并未停止。
为此,日本政府已投资超过1.5亿美元升级机场海堤并加固基础设施。工程师们将电力系统和灾害响应中心等关键设备抬高至潜在洪水位以上。
正如市川宏夫教授所强调的那样,工程师的目标并非阻止下沉,因为这是不可能的,而是将其控制在安全范围内。
“设计时已考虑了下沉的影响,”市川宏夫教授说,“工程师们一直在监测关西国际机场的情况,并努力限制下沉,但一切皆有可能,这实际上只是成本问题。”
为后来者提供警示
关西国际机场的经验有助于提升日本未来的机场建设。
2005年,日本中部国际机场在名古屋附近启用时,工程师们借鉴了关西国际机场的重要经验,尤其是在选择更稳定的地面和将关键系统保持在海平面以上方面。这一举措已获得成功。
据Skytrax称,中部国际机场已连续11年被评为全球最佳区域机场,并将持续到2025年。该机场的沉降程度极小,并已证明其对气候风险和自然灾害的抵御能力更强。
关西机场的教训提供了宝贵的启示,未来的基础设施项目,尤其是在沿海或填海地区,将越来越重视韧性、适应性和长期监测。关西机场,这一曾经被认为是独一无二的案例,如今已成为全球压力工程建设的参考。
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