平成 25 年度
森林整備加速化・林業再生事業（農林水産省補助事業）

木造公共施設整備等事業（地域利用開発）
ハイブリッド木製杭の開発
実施報告書

和光コンクリート工業株式会社

平成 26 年 3 月

木造公共施設整備等事業（地域利用開発）
ハイブリッド木製杭の開発
実施報告書
目次まえがき
（報告書要旨）１．事業実施の概要 ............................................................................................................................... 1
１．１ 背景 ....................................................................................................................................... 1
１．２ 目的 ....................................................................................................................................... 1
１．３ 実施方法 ............................................................................................................................... 1
２．ハイブリッド木製杭の設計、仕様書検討 ....................................................................................... 6
２．１ 木材の仕様 ............................................................................................................................ 8
２．２ 複合材の検討 ...................................................................................................................... 12２．３ 施工方法の検討 .................................................................................................................. 15３．性能確認試験 ................................................................................................................................. 25
４．試験結果考察および市場性検討 .................................................................................................... 36
５．今後の課題等 ................................................................................................................................. 44
付属資料 A 委員会議事録................................................................................................................... 48
付属資料 B 打合せ記録等................................................................................................................... 56
付属資料 C 委員会説明資料等 ........................................................................................................... 88iまえがき
国内における木材需要が減少傾向で推移する中、これまで様々な分野で木材需要拡大に向けた取り組みが行われて来ており、土木分野における需要開拓においても間伐材等を使用した合板型枠、撤去が不要な木製コンクリート型枠、木製ガードレール、木製遮音壁、木製魚礁等の開発・施工も行われているが、木材需要を拡大するためには更なる用途開発の必要がある。
民間建築現場向けに木杭を利用した地盤補強工法が開発されているが、木材耐久性の観点から地下水位以下での使用に制約されていることから、地下水位を考慮する必要の無い木製杭の開発に対する市場のニーズが存在している。
国内に多く流通させることが可能なスギ材を用いたハイブリット構造杭とすることによって、木の利点を生かしながら木材の弱点を補い、今後活発になってくることが予想される築堤工事や宅地の嵩上工事など防災対策のための土木工事に使用可能な技術を開発する必要があると考え木製ハイブリッド杭の開発事業を提案した。
木材と組み合わせる材料としてコンクリートとモルタルを採用し、新しい 3 タイプのハイブリッド木製杭を完成させ、実物大の杭打設試験によってさまざまなデータを収集することができた。
本事業により開発された 3 タイプのハイブリッド木製杭や、今後これらを発展改良させたハイブリッ
ド木製杭の利用が進むことによって、木材需要の拡大に繋がることを願っている。
最後に、本事業を推進するために設置した委員会に於いて多くの方々の多大なご協力に厚くお礼申し上げる次第である。

木造公共施設整備事業（地域利用開発）
ハイブリッド木製杭開発推進委員会ii

木造公共施設整備等事業（地域利用開発）
ハイブリッド木製杭開発推進委員会（順不同・敬称略）（委員）
委員長：飯村豊

宮崎県木材利用技術センター 所長

石田良行

宮崎県環境森林部 山村・木材振興課 みやざきスギ活用推進室長

高橋利典

宮崎県県土整備部 技術企画課長

北村良介

鹿児島大学 名誉教授

瀬﨑満弘

宮崎大学工学部 准教授

酒匂一成

鹿児島大学大学院

理工学研究科准教授

加藤 英雄（独）森林総合研究所 材料接合研究室 主任研究員

山本知治

宮崎県森林組合連合会 事業部長

文顕

キューキ工業株式会社

技術開発部部長

興梠 真樹

キューキ工業株式会社

技術開発部部長金丸

和生

和光コンクリート工業株式会社

代表取締役

川島満成

和光コンクリート工業株式会社

常務取締役

張

日紅

和光コンクリート工業株式会社

製品開発チームリーダー（オブザーバー）河野（事務局）iii

報告書要旨１．ハイブリッド木製杭に関する学識経験者、実務経験者、利用予定者、素材生産者からなる委員会を開催し、以下の開発目標に沿って検討した。（事前打合せ 10 回、検討委員会 3 回）
１）利用者が安心して使用できる、耐久性があり、施工性の容易な ハイブリッド木製杭
２）コスト競争力の高いハイブリッド木製杭
２．ハイブリッド木製杭について以下の調査及び分析を行った。
１）先行文献調査を実施。（「フロンティア環境における間伐材利用技術の開発」成果報
告書等）
２）先行事例調査を実施。（環境パイル等）
３）適用法令等調査を実施。（特に関連する法律は無い。コンクリートミルク等使用する場合にも土対法の適用は受けない）
４）発注先に対して、液状化発生危険区域調査を実施。鹿児島大学、宮崎大学、キューキ工業に対してヒアリング実施。
３．先行調査結果を基にハイブリッド木製杭の設計を行った。
一次設計
・木材は無等級の皮剥丸太、末口14ｃｍとし、長さは3ｍと4ｍとした。
・コンクリートと組み合わせることで保存処理未実施丸太でも長期耐久性を確保する。
・常時水中に位置する下側を皮剥丸太、水位の変動が危惧される上側をコンクリートとするＡタイプと、皮剥丸太を全長にわたって現場打ちモルタルで被覆するＢタイプの２タイプとした。
二次設計
・皮剥丸太を全長にわたり工場においてコンクリートで被覆する Ｃタイプを追加した。
４．一次設計、二次設計に沿って試作を行った。
一次試作
・Ａ，Ｂ，Ｃタイプについて試作を行い、試験施工を実施した。
・Ｂタイプについては、11/29の試験施工においてＢタイプの先端コマ、皮剥丸太、ケーシングを同時に吊上げるためのワイヤー固定方法について再検討を行うこととなった。
二次試作
・Ｂタイプ施工時の対策等について第二次試作を行い、本試験を実施した。
５．性能確認試験を実施した。
１）模型試験
・実物大試験の実施に先立ち、Ｂタイプのモルタル打設が可能かどうか、ひび割れ発生が生じないかどうかを確認するために予備試験を実施し、施工が可能であることと、木材は乾燥していないものが好ましいことが分かった。またモルタルの食い込み量は 4％程度であることが分かった。
iv

２）静的試験・Ａ、Ｂ、Ｃタイプの曲げ強度確認、接合部の強度確認、木材の曲げ強度を確認した。
・小径丸太での設計が可能なように、上記3タイプで使用した丸太よりも 小径タイプ丸太による静的試験を実施した。
３）実物大杭打設試験
・実物大試験を実施するため意図的にＮ値3程度の軟弱地盤を作成した試験場を作成した。
・その試験場で３タイプの施工試験を行いすべて施工可能であることを確認した。
・３タイプについて杭効果の確認及び施工性と歩掛調査を実施した。
以上の試験結果から、３タイプのハイブリッド木製杭について一定の成果が確認できた。
６．本事業での取組み、成果等 をまとめた報告書を作成した。

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１．事業実施の概要
１．１ 背景森林・林業再生プランに掲げる「10 年後の木材自給率 50％以上」という目標を達成し、木材の利用拡大による森林の適切な整備や地球温暖化防止への貢献を実現するためには、「公共建築物等木材利用促進法」の推進により住宅のみに依存しない木材の需要構造を作るとともに、木材製品や木質バイオマスへの地域材利用を促進するための実需を拡大させる必要がある。
このため農林水産省は家具、建具、公園資材、土木資材等の新たな地域材市場の開拓に向けた水平連
携等木材産業活性化への活動等を支援している。
近年、木杭を用いた地盤対策の利用技術が確立され、実際の液状化防止や軟弱地盤改良の施工に応用され始め、国産材の利用範囲が大きくなる可能性が広まっている。
一方で、木製杭の使用に際しては、耐久性やコストに対して発注者サイドの不安が多いことが分かっている。
このような背景を踏まえ、当事業では木材を主材料として用いながら耐久性を確保するために複合材料を用いたハイブリッド構造とし、更にコスト的にも既存の地盤改良工法同等とできるハイブリッド木製杭を開発することとした。

１．２ 目的本事業では、平成 25 年度木造公共施設整備等事業（地域利用開発）に基づく国産木材の利用拡大に寄与するため、次を目標とした。
１）利用者が安心して使用できる、耐久性があり、施工性の容易な ハイブリッド木製杭を開発すること。
２）コスト競争力の高いハイブリッド木製杭を開発すること。
１．３ 実施方法
本事業では、「ハイブリッド木製杭開発推進委員会の開催」「ハイブリッド木製杭の調査及び分析の実施」「ハイブリッド木製杭の設計」「ハイブリッド木製杭の試作」「ハイブリッド木製杭の性能確認試験」の 5 項目を実施した。
なお、それぞれの実施内容は次の通りである。（表 1.3.1）
１）ハイブリッド木製杭開発推進委員会の開催
ハイブリッド木製杭の有識者、利用予定者、素材生産者等からなる委員会を開催し、開発の進捗状況確認及び開発の妥当性確認を行った。
２）ハイブリッド木製杭の普及拡大に関する調査・試験の実施
ハイブリッド木製杭について以下の調査及び分析を行った。
ａ．先行文献調査を実施。
（「フロンティア環境における間伐材利用技術の開発」成果報告書等）
ｂ．先行事例調査を実施。
（環境パイル等）
ｃ．適用法令等調査を実施。
（特に関連する法律は無い。コンクリートミルク等使用する場合にも土対法の適用は受けない）
1

ｄ．発注先に対して、液状化発生危険区域調査を実施。鹿児島大学、宮崎大学、キューキ工業に対してヒアリング実施。
３）先行調査結果を基にハイブリッド木製杭の設計を行った。
一次設計
・木材は無等級の皮剥丸太、末口 14ｃｍとし、長さは 3ｍと 4ｍとした。
・コンクリートと組み合わせることで保存処理未実施丸太でも長期耐久性を確保する。
・常時水中に位置する下側を皮剥丸太、水位の変動が危惧される上側をコンクリートとするＡタイプと、皮剥丸太を全長にわたって現場打ちモルタルで被覆するＢタイプの２タイプとした。
二次設計
・皮剥丸太を全長にわたり工場においてコンクリートで被覆するＣタイプを追加した。
４）一次設計、二次設計に沿って試作を行った。
一次試作
・Ａ，Ｂ，Ｃタイプについて試作を行い、試験施工を実施した。
・Ｂタイプについては、11/29 の試験施工においてＢタイプの先端コマ、皮剥丸太、ケーシングを同時に吊上げるためのワイヤー固定方法について再検討を行うこととなった。
二次試作
・Ｂタイプ施工時の対策等について第二次試作を行い、本試験を実施した。
５）性能確認試験を実施した。
ａ．模型試験
・実物大試験の実施に先立ち、Ｂタイプのモルタル打設が可能かどうか、ひび割れ発生が生じないかどうかを確認するために予備試験を実施し、施工が可能であることと、木材は乾燥していないものが好ましいことが分かった。
ｂ．静的試験
・Ａ、Ｂ、Ｃタイプの曲げ強度確認、接合部の強度確認、木材の曲げ強度を確認した。
・小径丸太での設計が可能なように、上記3タイプで使用した丸太よりも 小径タイプ丸太による静的試験を実施した。
ｃ．実物大試験・実物大試験を実施するため意図的にＮ値3程度の軟弱地盤を作成した試験場を作成した。
・その試験場で３タイプの施工試験を行いすべて施工可能であることを確認した。
・３タイプについて杭効果の確認及び施工性と歩掛調査を実施した。
・耐久性比較のため、皮剥丸太と保存処理丸太も施工した。
・小径タイプ丸太による設計に繋がるように、静的試験を実施した。
６）本事業の成果等をまとめた報告書を作成した。

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表 1.3.1 本事業の主要活動の実施概要
実施日
平成 25 年 6 月 12 日

主要活動（参加者）

内容

委員会の事前打合せ

委員会への参加要請（北村、酒匂、金丸、川島） 開発の方向性協議等
平成 25 年 7 月 2 日

平成 25 年 7 月 12 日
平成 25 年 7 月 12 日
平成 25 年 7 月 29 日

委員会の事前打合せ

委員会への参加要請（瀬崎、金丸）開発の方向性協議等委員会の事前打合せ

液状化に関する調査結果協議（北村、酒匂、金丸）タイプＡ、Ｂ2 通りで進めることの確認

委員会の事前打合せ

上記に加えて、試験施工方法確認（瀬崎、金丸）施工に関するアドバイザー紹介

第 1 回委員会委員会設置趣意説明（委員会メンバー）

ハイブリッド木製杭の仕様確定
・Ａ，Ｂタイプの開発
・皮剥丸太を使用
・人為的に作った軟弱地盤試験地で試験を行う
次回委員会で実物試験見学を行うことを決定

平成 25 年 9 月 2 日

模型試験 1

実物大実験実施前に以下の項目を確認した・グラウト打設試験

・グラウト打設時に木材の浮き上がりが無いこと（木材：乾燥材）・グラウトが規定の厚さで木材の周りに施工され（川島、高橋、金丸、他） ていること
・グラウトの食い込み量
・施工後のひび割れ発生量
・グラウトの性状（流動性、施工性、圧縮強度）
・グラウトからの重金属溶出
平成 25 年 9 月 28 日

模型試験 2

木材を乾燥材から生材に替えて施工後のひび割れ

・グラウト打設試験を確認した。

（木材：生材）

生材（乾燥していない材）ではひび割れが発生し（川島、高橋、金丸、他） ない。ハイブリッド杭には生材が好ましい。
平成 25 年 10 月 8 日

施工に関する打合せ 1

3 タイプのハイブリッド杭の施工実現性について（河野、興梠、金丸、川島） 杭打機について現場でのグラウト（モルタル）練混ぜについて
施工歩掛について杭先端形状について試験施工日程調整
平成 25 年 11 月 1 日

施工に関する打合せ 2

予備試験について（河野、興梠、金丸、川島） 本試験について試験前後の地盤調査について
平成 25 年 11 月 13 日

試験場の地盤改質作業

バックホウによる掘削後、スケルトンバケットで～（川島、サンアイ）礫分のふるい分け。埋戻・転圧・整地実施。

311 月 21 日
平成 25 年 11 月 14 日

打合せ

・試験地の土埋戻し時の注意点について（北村、酒匂、金丸、川島） ・試験地の埋戻し土について・試験実施前後の地盤調査について・ハイブリッド杭の静的試験内容については加藤委員に確認すること。
平成 25 年 11 月 22 日

試験場地盤調査（試験前） ・スェーデン式サウンディング試験（キューキ工業）

平成 25 年 11 月 29 日

実物大試験の予備試験

・地盤高さ
1

油圧式バックホウを用いた予備試験（北村、瀬崎、酒匂、河野、 ・杭打専用機械が必要であることが判明
興梠、加藤、金丸、川島、 ・Ｂタイプ施工方法について改善が必要であるこ高橋他）
平成 25 年 12 月 5 日

実物大試験の予備試験とが判明
2

杭打専用機械を用いた予備試験（河野、興梠、川島、高橋・Ａ，Ｂ，Ｃタイプともに施工可能であった。

他）（5 本施工）・先行オーガーの直径は１タイプ大きいものが好ましいことが判明

平成 25 年 12 月 11 日

実物大試験の本試験～12 日（飯村、北村、瀬崎、酒匂、 の打込み。
（合計 30 本）

Ａ，Ｂ，Ｃ3 タイプ、皮剥丸太及び保存処理丸太杭河野、興梠、加藤、金丸、 施工性の確認等実施。
川島、高橋他）
平成 25 年 12 月 12 日

第 2 回委員会

第 1 回 WG 議事録確認（委員会メンバー）

模型試験実施報告
Ａ、Ｂ、Ｃ3 タイプの仕様説明
地盤改質工事の概要及び地盤調査報告
予備試験実施報告
本試験実施及び見学
各種データ収集実施

平成 25 年 12 月 12 日

試験場地盤調査（試験後） ・スェーデン式サウンディング試験（キューキ工業）・地盤高さ

実物大試験を受けての打・皮剥丸太径について（小径の検討も必要）

合せ 1・３タイプのメリット・デメリットを表にする。

（加藤、金丸、川島）・静的試験実施時の注意事項（スパン等）

平成 25 年 12 月 19 日

静的試験 1

静的試験を実施してハウブリッド木製杭の曲げ強～20 日（川島、高橋他）

度、接合強度を確認した。

平成 26 年 1 月 10 日

実物大試験を受けての打・実物第試験実施前後における地盤調査結果に関合せ 2する考察

平成 25 年 12 月 12 日

（北村、酒匂、金丸、川島） ・試験場の土質試験について
平成 26 年 2 月 4 日

第 3 回委員会

第 2 回 WG 議事録確認（委員会メンバー）施工後の試験から、杭による締固め効果が確認で4きた。
コスト比較も踏まえ、当初目標を達成できたと判断。
仕様比較について、委員会での意見を基に完成させる。
報告書は事務局が「もくじ」を作成。委員の勝因を得た後本文を組み立てる。
平成 26 年 3 月 15 日

実物大試験の表面確認

耐久性確認のため、皮剥丸太を被覆しているコン（川島、金丸、高橋他）

クリートやモルタルに有害なひび割れが発生していないかどうかを確認した。

平成 26 年 3 月 30 日

報告書作成

メールによる内容確認作業を経て報告書を完成させた。

写真 1.1

第 1 回委員会実施状況

写真 1.2

第２回委員会実施状況

写真 1.3

第３回委員会実施状況
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