特集－地中に森をつくる－
木材で温室効果ガスを削減する地盤改良技術（LP-LiC 工法、LP-SoC 工法）
木材活用地盤対策研究会

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キーワード：丸太、液状化対策、軟弱地盤対策、地球温暖化対策、炭素貯蔵、省エネルギー-33-

木材利用による温室効果ガスの削減
光合成
O2O2植林CaptureStorage

育林・成長
C 炭素の吸収固定

地盤改良による炭素の長期貯蔵

CO2CO2C

CCC

丸太を使った木材の循環
地盤改良工法（木質ＣＣＳ）

C

自然作用を活用し二酸化炭素を回収
CO2削減に新たな費用とエネルギーを必要としない！

伐採・運搬
C
C

C

CC

C
C

C

丸太による地盤改良

建設工事を活用し炭素を貯蔵【木材の循環と炭素貯蔵】
木は成長過程で光合成により大気中の炭素を固定し、長期の利用で炭素貯蔵を実現します。

山に新しい森を作りつつ地中に森をつくる

木材を利用することによる環境への効果
CO2CO2CO2CO2CO2伐採

植林

CO2CO2伐採植林

地中に炭素貯蔵CO2伐採

末口14-16cm程度の丸太を使用：
間伐材有効活用

地中に炭素貯蔵伐採・運搬・加工・施工
植林

CO2

地中で使用

地中で使用

炭素貯蔵量

１．木材（丸太）の地盤改良への活用の背景
木はその成長過程で光合成を行い、大気中の二酸化炭素から炭素を固定します。地
中において、特に地下水位以下では、木材は生物劣化が生じないので、非常に長期にわたって活用することが可能になります。
木材を長期間利用するということは、長期間炭素貯蔵ができるということです。
つまり、丸太による地盤改良は、社会資本の整備、民間資本の整備を実施しつつ、自然の力で蓄えた炭素を長期間貯蔵し、今地球規模の喫緊の課題である地球温暖化の緩和にも貢献できる工法ということができます。光合成に使う太陽エネルギーと地盤改良を通じた社会資本整備によって、CCS(Carbon dioxide Capture and Storage)をも実現する、まさに SDGs の方向性にふさわしい「地中に森をつくる」地盤改良工法と言えるでしょう。この考え方を示したのが【木材の循環と炭素貯蔵】の図です。
【山に新たな森をつくりつつ、地中に森をつくる】(文献 1)の図-3 に加筆修正)の図に示すように、地盤改良に用いる丸太を切り出した森には、再度植林を行うことで新たな炭素貯蔵が行われます。これを繰り返していくことで、地中に森が増えていき、どんどん炭素貯蔵量が増えていくのです。
２．液状化対策（LP-LiC 工法）
木が腐るのは腐朽菌の活動であり、空気

植
林

植林

地中で長期間活用すればするほど、大気中のCO2削減に貢献できる。
植林【山に新たな森をつくりつつ，地中の森をつくる】（文献 1）の図-3 に加筆修正）
丸太による地盤改良で地中に森をつくります。山では再度植林し、また使う、この過程を繰り返すことで、炭素貯蔵量はどんどん増加します。

特集の供給が継続しなければ、菌も活動できず生物劣化は進みません。地下水が発生条件となる液状化の対策に丸太を用いることは非常に合理的と言えます。丸太の圧入で地盤の密度を増大させるという考えを設計、施工に取り入れ、液状化対策工法を開発しました。これが丸太打設液状化対策＆カーボンストック工法（LP-LiC 工法：(Log PilingMethod for Liquefaction Mitigation and CarbonStock)）です。
【液状化対策の原理と効果】に工法の概要を示します。
2012 年の実証施工実験以来、2014 年の（一財）先端建設技術センターの技術審査証明取得を経て、【施工実績】に示すように徐々に実績も増えつつあります。

３．軟弱粘性土地盤への適用拡大（LP-SoC 工法）
地震時に液状化する砂質地盤だけでなく、軟弱地盤には、粘性土地盤も多くあります。
粘性土地盤では常時に構造物の沈下、傾斜といった被害が生じるため、軟弱粘性土地盤にも対策が必要となる場合が多々あります。
そこで新たな取り組みとして、主に軟弱粘性土地盤を対象とした丸太による地盤改良工法の開発を進めています。
【軟弱地盤の特徴】にそれぞれの地盤の特徴と対応する工法を示します。
以前の実験で、丸太は周面積が同じコンクリートの杭や鋼管杭よりも大きな支持力が期待できる 1)という結果が得られていました。
【種々の杭の鉛直支持力の比較】にその結果を示します。

共通項目
地下水位が浅い
緩く堆積
新しい堆積礫を主体としない【液状化対策の原理と効果】
液状化の可能性がある地盤に丸太を圧入して、地盤を締固めることで確実に液状化を防ぎます。炭素を貯蔵し地球温暖化緩和も同時に実現します。

国土面積の割合(377千km2)

人口 資産比率 比率

沖積平野

10%

49% 75%

その他

90%

51% 25%

生じる課題

生じる被害

粘性土
常時
有機質土

圧密沈下
すべり破壊

沈下
傾斜
水平変位

砂質土

液状化
地盤の流動化

沈下
傾斜浮き上がり側方流動

被害が生じる時期

地震時

LP-SoC工法

LP-LiC工法【軟弱地盤の特徴】
沖積低地には軟弱地盤が多く、国土面積の 10％程度ですが、人口の 50%、資産の 75%が集中しています。

21か所
60

13か所

鉛直支持力 (kN)●：液状化対策▲：軟弱地盤対策

対象地盤

地形すべて国産材 テーパー効果 丸太の吸水効果
 丸太の膨張効果
 etc．

2018年3月31日現在
までの施工地点50
40

1週間後1ヶ月後4ヶ月後

30.6kN（設計値）

1.3倍

3020
10

丸太長さ：4m(地中部3.8m)※杭先端は支持層に到達していない周面支持杭である※※鉛直支持力は変位量0.1Dの時の荷重値である（第2限界抵抗力）

0

杭種別

丸太の鉛直支持力は他材料の杭よりも大きい【種々の杭の鉛直支持力の比較】1)
丸太の支持力が他材料より大きいのは、丸太のテーパー効果、吸水効果、膨張効果などと推定されます 2) 。

【施工実績】
丸太による地盤改良の施工実績は全国各地に広がりつつあります。

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特集鋼管

 丸太を軟弱地盤に打設し，丸太の周面摩擦力と先端支持力により地盤を補強する

荷重計(球座付)
油圧ジャッキ
変位計

（砕石）

表土層

約0.9m

基準梁

サポーター
塩ビ管

1.5m以上1.5m以上丸太

JGS 1811-2002に準拠
i番目

Ai KLi ELiεLi【丸太の押込み試験】4)
丸太の押込み試験の一例です。地表より低い丸太頭部の押込みができるよう工夫されています 4)。
i+1番目

100

εLi+1Ai+1 KLi+1 ELi+1

分類：先端地盤80

データ計測機器
油圧ポンプ

コンピューターξ=1.41ξ=1.1360

砂質地盤：千葉県千葉市
砂質地盤：埼玉県八潮市
砂質地盤：秋田県大潟村
砂質地盤：千葉県木更津市
粘土質地盤：秋田県大潟村
粘土質地盤：千葉県木更津市

20

 丸太を地下水位以深に打設することで炭素貯蔵を行う
充填材

被覆土

敷鉄板

40

丸太打設軟弱地盤対策＆カーボンストック工法（Log Piling Method for Soft ground and Carbon Stock）
必要に応じて実施【軟弱地盤対策の実験】
様々な地盤で軟弱地盤対策の実験を実施しました４)。

丸太の押込み試験から求めた長期許容鉛直支持力
RaS (kN)

丸太打設軟弱地盤対策＆カーボンストック工法（LP-SoC 工法：(Log Piling Method forSoft ground and Carbon Stock)）の原理を【軟弱地盤対策の原理と効果】の図に示します。
液状化対策とは考え方が異なり、丸太を地中に打設することで、丸太先端部の支持力と丸太の周面摩擦力により、上部の荷重を支えるという考え方 3)です。
効果を確認する実験を各地の様々な地盤で行いました。その一例の様子を【軟弱地盤対策の実験】に示します。生物劣化の影響を受けないように、丸太頭部は地表より低くし、水中に没することを基本としています。そのため、【丸太の押込み試験】4)は図のように頭部が地中にある丸太に適用できるような工夫を施しています。
3 年間に 4 地域で実施した 24 ケースの押込み試験 3)結果について、SWS 試験から推定した丸太の長期許容鉛直支持力と押込み試験から求めた丸太の長期許容鉛直支持力の関係を図【既往の設計法と丸太の押込み試験結果】に示します。いずれも、押込み試
験から求めた丸太の長期許容鉛直支持力はSWS 試験からの推定値より大きく、その比率 ξ は下限値で 1.13、平均値で 1.41 でした 2)。
丸太単体の地中における支持力は、(一財)日本建築センターによる評定をすでに取得しています。引き続き、地盤の支持力を含めた設計法、施工法、品質管理法の開発を進めています。

支持力係数：αs=200,αc=45,β=3.33,γ=0.50

荷重0

丸太支持力

丸太

20406080
SWS試験から推定した長期許容鉛直支持力

100

RaD (kN)

丸太Rf

軟弱土層

既存の設計法による設計値と押込み試験結果の関係

軟弱土層Rp【既往の設計法と丸太の押込み試験結果】2)
押込み試験から求めた丸太の長期許容鉛直支持力はSWS 試験からの推定値より大きく、その比率 ξ は下限値で 1.13、平均値で 1.41 でした 2)。

3)【軟弱地盤対策の原理と効果】
丸太先端部の支持力と丸太の周面摩擦力により、地盤を補強する 3) 。

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特集
木材を地盤改良の材料として用いる場合の長所と短所
長所

短所

力学的特徴

・軽い割に強度がある
・弾性領域が広い・鋼材に比べ強度が低い
・乾燥により変形する

一般的な特徴・放置すれば自然に返る・燃料として利用できる・見た目や感触が良い
・持続可能な材料である・生産時のエネルギーが少ない
・炭素を貯蔵している・環境負荷の心配が少ない
・間接的な環境効果もある・加工が容易である
・比較的塩害に強い
・熱伝導率が低い
・温度応力がほとんど発生しない・利活用の歴史がある
・国内のほぼ全域で供給ができる・腐朽や虫害がある
・燃えやすい・形状のばらつきが大きい
・品質のばらつきが大きい・長大材を得にくい
・均質で大きな構造体を作れない丸太の地中利用（地盤改良）で短所がほとんどなくなる【木材利用の長所・短所】5)
丸太を地盤改良に用いることで、木材利用の短所がほとんどなくなり、木材の持つ長所だけを引き出せる。
項目内

容・実績が多く，歴史も長く，自然に調和している．
● 安 全 ・ 安 心
・適切に用いれば100年を優に超えて安定で実績がある．
・炭素を地中に長期間貯蔵することができる．
●地球温暖化緩和 ・ほとんど加工を必要としないので，省エネルギーである．
・持続可能な材料である．
・自然素材なので，地下水汚染などの心配がない．
・材料の飛散がない．
・容易に切断可能なので改良深さの調整が簡単である．
・プラントなど必要とせず材としてそのまま使用できる．
● 近 隣 へ の 配 慮 ・低振動・低騒音で圧入するのに寸法･強度･ｺｽﾄが適切である．
・残土を発生しないように無排土で圧入するのに寸法･強度･ｺｽﾄが適切である．
・周辺地盤に変位を発生させないために，細く強度がある．
・養生が不要なので次工程にすぐ入れる．
● 木 材 の 活 用・構造材のような高品質ではない木材を使用できる．
・林業再生，地域林業の活性化に貢献できる．

【丸太による地盤改良工法の特長】
社会基盤の強化、地球温暖化緩和、森林林業再生、地域材活用といった多様な機能

丸太を使った地盤改良のコンセプト
地球温暖化緩和，森林林業再生，安心安全社会の構築【環境】
木材の利用拡大長期利用
材料代替省エネルギー
炭素貯蔵

【建設】
沈下・傾斜・変形低減
災害低減
事故防止

参考文献
1)富松義晴，沼田淳紀，濱田政則，本山寛，三輪滋：持続可能社会へ向けた土木事業における木材利用の提案，
土木学会論文集 F4(建設マネジメント)，Vol.68，№2，pp.80-91，2012.7.
2)村田拓海，沼田淳紀，川崎淳志，橋本佳大，佐々木修平，藤野一，佐々木貴信：軟弱地盤中における丸太の鉛直支持力，第 53 回地盤工学研究発表会発表講演集，pp853-854，2018.
3)沼田淳紀，村田拓海，三輪滋：丸太を使った地盤改良の現状と新しい取り組み，木材利用システム研究，Vol.
4，pp.27-30，2018.
4)沼田淳紀，村田拓海，川崎淳志，橋本佳大，佐々木修平，藤野一，佐々木貴信：軟弱地盤中における丸太の押込み試験，第 53 回地盤工学研究発表会発表講演集，pp851-852，2018.
5)沼田淳紀，吉田雅穂，濱田政則：木材による 1964 年新潟地震における液状化対策事例，木材学会誌，Vol.55，
No.5，pp.305-315，2009.

木材を活用した持続可能な建設技術
丸太打設による軟弱地盤対策【丸太を用いた地盤改良のコンセプト】
森林整備推進，山間地の防災（土砂災害防止等）
供
給

間伐材などの有効活用

需
要

低地の防災＝丸太利用の液状化対策
森林整備
土砂災害対策新たな大規模需要創
出

国土強靭化

地方創生
地産地消

山の防災 ＋ 低地の防災

地球環境保全
CO2貯蔵・排出抑制

林業活性化
水産業振興

・地域林業活性化

・新たな炭素貯蔵

商業施設

新たな大規模木材需要の創出：山への利益還元

丸太を山間地から低地へ
地産地消
海への栄
養塩補給４．今後の展望丸太による地盤改良工法は、砂地盤の液状化対策はもちろんのこと、軟弱粘性土地盤を主体とした支持力強化の工法としても活用の拡大を図っていきたいと思います。
図【木材利用の長所・短所】に示すように、丸太を地盤改良に用いることで、乾燥して変形する、腐朽や虫害がある、燃えやすい、形状・品質のばらつきがあるといった木材利用の短所がほとんどすべてなくなり、木材の持つ長所だけを引き出すことが可能となります。
図【丸太による地盤改良工法の特長】に示すように、安全・安心、地球温暖化緩和、近隣への配慮、木材の活用という 4 項目で有効性のある特長があることがわかります。
これらの特長を生かして社会基盤整備などの地盤改良に用いることで、持続可能な建設技術による持続可能な社会の実現が可能になると考えられます。これを図【丸太を用いた地盤改良のコンセプト】に示します。
社会基盤の強化、地球温暖化緩和、森林林業再生、地域材活用といった多様な機能を持つ、丸太を用いた地盤改良工法の活用により、国土強靭化など建設事業を行えば、同時に地球環境保全、林業活性化、地方創生といった様々な効果を生み出すことができると考えられます（図【多様な効果】）。

液状化対策
軟弱地盤対策・炭素貯蔵効果・省エネルギー効果【多様な効果】
木材を用いた地盤改良工法の活用により、国土強靭化を行えば、同時に地球環境保全、林業活性化、地方創生といった様々な効果を生み出します。

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