関東森林研究論 文71-1(2020)

豪雪地帯における高性能林業機械による伐出作業システム－作業路の作設法と路面支持力－
矢部和弘 1
１ 東京農業大学
要旨：本研究は特別豪雪地帯である山形県最上郡における高性能林業機械による伐出作業システムを検証し，現状の問題点とその対策について考察した。とくに高性能林業機械を使用する上での作業路の作設法および路面支持力に着目した。積雪期の伐出は無積雪期にはアクセスすることのできない箇所で行われていた。積雪が 1.5m を越えた頃か
ら雪を使用して作業路を作設し，チェーンソーで伐木，グラップルで集積，ハーベスタで造材，フォワーダで集材の作業システムが組まれていた。作業路は雪のみを締め固めて最大 100m／人日程度で作設された。路面支持力（CBR）
は 0.06～11.02%で融雪により作業路上では低い値となったが，山土場では締め固められて十分な支持力が得られた。
キーワード：豪雪地帯，高性能林業機械，作業路，路面支持力，CBR

Logging system using high performance forest machines in the area of heavy snowfall
Construction method and bearing capacity of spur road
Kazuhiro YABE1
Tokyo University of Agriculture
Abstract: This research verified the logging system by the high-performance forest machine in Mogami-gun, Yamagata prefecture
which is a specially heavy snowfall area, and considered the present problem and measures to be taken. Moreover, that observed theconstructing method and road surface bearing power (CBR) of spur road when using a high-performance forest machines. Thelogging of the snow coverage term was done in the place, which cannot be accessed at the non-snow season. When snow coverexceeded 1.5 meters, this company construct a spur road using snow only. Chain saw, grapple, harvester, and forwarder were usedin logging system. The spur road was constructed at the pace of 100 meters per day. CBR was from 0.06% to 11.02%. On spur road,
CBR became a low value by thawing of snow. However, the timber yard was compacted tightly and sufficient CBR was obtained.
Key-word: Area of heavy snowfall, High performance forest machine, Spur road, Bearing capacity, CBR

Ⅰ はじめに伐出作業の作業システムを検証し，現状の問題点とその我が国はその大部分が温帯モンスーン気候に属し，春対策について考察する。とくに高性能林業機械を使用す

夏秋冬それぞれ地域ごとの特色を有する。とくに冬期はる上での作業路の作設法および路面支持力に着目した。

西高東低の気圧配置による北風の影響が大きく，寒気のⅡ 方法

吹き出しにより日本海で発生した雲が奥羽山脈から中国

１．調査地 本研究の対象地は山形県最上郡である。

山地にかけての脊梁山脈にぶつかることによって日本海最上郡に属する４町３村はいずれも特別豪雪地帯の指定側に大雪をもたらす。我が国ではその積雪量が世界と比を受けている。

較しても非常に多く，日常生活にも大きな影響をおよぼ本研究では有限会社高橋林業にご協力いただいた。最すため，豪雪地帯対策特別措置法を制定し，交通通信，上郡真室川町に事業所を置き，現在は国有林の素材生産

農林業，義務教育，医療などにおいて，積雪期のこれら請負を中心に事業を展開している。作業員は 10 名で，ハ機能の維持対策がとられている。豪雪地帯対策特別措置ーベスタ１台，フォワーダ３台，グラップル４台，グラ法では，「豪雪地帯」と「特別豪雪地帯」を指定して，豪ップルクレーン付き 13 トントラックを所有している。

雪地帯対策基本計画の制定と事業の実施などについて定

年間素材生産量は 12,000～13,000m3 で，そのうち国有林められている。の素材生産請負が 60％，立木買い付けが 40％となって

本研究では，豪雪地帯における高性能林業機械による－いる。その他にチップ材（C 材），バイオマス燃料（D 材）

161 －（受理日 2020 年 1 月 23 日）

間土場，②中間土場から 100m 付近の勾配０％の作業路生産も行っている。
今回対象とした作業地は，最上郡金山町の民有林（以轍部分（作業路１），③中間土場から 1000m 付近の勾配下，作業地 A とする。予定材積 749.78m3）と鮭川村の国13％（最急勾配）の作業路轍部分（作業路２），④山土場有林（以下，作業地 B とする。予定材積 1009.84m3）での４か所とした。作業地 B では⑤県道脇の中間土場からある。対象調査地は図-１に示した。

国有林林道にアクセスするために雪のみを積み上げて作設した勾配 12％のスロープの轍部分（雪スロープ），⑥
雪スロープ上の地山を切り取り作設した勾配 12％の作N

業路の轍部分（地山スロープ）の２か所とした。測定回数は５回（ただし①中間土場は２回）として，衝撃加速度および算出された CBR 値を記録した。
１日あたりの生産量は聞き取り調査の結果およびフォワーダ積載の写真より推定した。
Ⅲ 結果と考察
１．作業システム 作業地 A は，樹齢 70 年生，樹高40m，胸高直径 50cm のスギであった。谷に沿ってスギが2km植えられており，谷筋に作業路を入れながらの作業であった。国道沿いの中間土場から山土場までの距離は約１

図-１. 対象調査地
Fig.1

km であり，ほとんどが３～５%の緩やかな上り勾配で，Plots A and B on Mogami region

山土場手前に 50m 程度の 13%の上り坂があった（図-３）。

２．調査内容 現地調査は 2019 年２月 21 日～22 日に伐倒はチェーンソー（１名）で行い，グラップル A（１行った。作業地 A は 21 日 12:30～15:00 で天気は曇り，名）で山土場に集積し，山土場においてハーベスタ（１気温６℃であった。作業地 B は 22 日 9:30～11:30 で天気名）で造材を行い，玉切りされた材はグラップル B（１は曇り，気温５℃であった。例年と比較し，積雪量は少名）で種別にはい積みしていた。その後必要な材種からなく，気温が高いということであった。

グラップル B でフォワーダ A（１名）に積み込み，国道調査内容は作業システムの聞き取り調査および現地で脇の中間土場まで集材して，トラック搭載のグラップルの確認，作業路作設方法の聞き取りおよびその路面支持クレーンで荷下ろし，はい積みを行っていた。導入され力の測定とした。作業路の路面支持力測定は簡易支持力ていた機械の種類は表-１の通りである。作業人員は 5 名

測定器（キャスポル：(株)マルイ製）で衝撃加速度の測定であった。

を行った。作業路は雪の締固めにより作設されているた

伐倒は作業者がかんじきを履いて根元まで行き，スコめ，測定器で得られた CBR 値は参考値とした。路面支持ップで周囲の雪かきを行い，その後にチェーンソーで伐力の測定は，作業地 A（図-２）では国道に隣接する①中倒を行っていた。伐倒方向は山土場方向としていた。小表-１.
Table1
作業地

B

List of using machinery

接地圧
車両重量 バケット容量 クローラ全幅 タンブラ中心距離 シュー幅（kg）
（mm）
（mm）
（mm） （kg/cm2）
新JIS（m3）

使用重機

ベース機種

ハーベスタ*

Caterpillar CAT312

12,3000.502,490

2,880

5000.40

グラップルA

Hitachi

EX200

19,800

0.80

2,800

3,370

6000.45

グラップルB

Komatsu

PC120

12,100

0.53

2,490

2,880

5000.39

フォワーダA

Morooka

1500

9,100－

2,500

3,870

700

0.18

グラップルC

Hitachi

EX120

12,000

0.50

2,490

2,880

500

0.40

Hitachi

EX200

19,800

0.80

2,800

3,370

600

0.45

Morooka

1500

9,100－

2,500

3,870

700

0.18

**

A

使用重機一覧

グラップルD**

フォワーダB* ハーベスタの作業機はLOGSET TH55であった。
** グラップルA，Dは，バケットに付け替え作業路作設に使用されている。

－162 －

関東森林研究71-1(2020)

フォワーダ B での集材は片道 40 分程度を要する。午前②中に１回，午後に２～３回の搬出を行っている。１回の①③積載量が約５m3 となるため，１日の搬出量は 15～20m3④となる。距離と所要時間から平均時速６km/h が求まるが，林道の勾配のない直線区間で実測したところ 7.4km/h であった。雪上においても一般的な走行速度に近い速度で100m

作業地 A走行が可能となっている。この走行を可能にしているのが独自開発のクローラチェーン（滑り止め）である。鉄*①～④は路面支持力の測定箇所

筋とチェーン，シャックル，ワイヤークリップを使用して作られており，片側のクローラに 10 本の滑り止めが

図-２ . 作業地 A
Fig.2

3.4%取り付けられている（図-４）。

Plots A

5.2%

13.0%

図-３ . 作業路の縦断面図
Fig.3

Longitudinal sectional of spur road
図-４ . 滑り止め
Fig.4

径木は，雪かきを行わずに高い位置で伐倒するとのことであった。

年間の素材生産量 12,000～13,000m3 のうち冬期（12 月造材は元玉，２番玉は太く，ハーベスタで処理できな～３月）の生産量は約 2,000m3 となる。素材生産量は少いためチェーンソーで玉切りしていた。採材は 3.65m，ないが，山形県内で冬期に施業を実施している事業体は４m が主となり，注文によっては３m もある。C 材，D10 社程度と少ないため，需要は多く見込まれ，作業員の材は２m である。

冬期の雇用確保，冬期のみアクセス可能な箇所での施業集材はフォワーダ A で行い，午前中に３回，午後に３を目的に実施している。

～４回の搬出を行っている。１回あたりの積載量は約５２．作業路の作設法 作業地 A は大きく開けた谷の奥m3 であるため，１日あたり 30～35m3 の搬出となる。に位置し，手前の谷底部には大規模な水田が広がってい作業地 B は約 70 年生のスギであった。先山が県道かる。沢沿いに林地が広がっているため，濁り水などに配ら４km 入った場所にあるため，作業現場へ行くことは慮し，水田耕作を行っていない冬期のみの作業としていできなかった。国有林林道は整備されているが，積雪にた。中間土場から 450m 地点までは水田のあぜ道が付い

より一般車両の通行は不可能となっているため，フォワーダ B を使用した集材を行っている。作業システムは，チェーンソーによる伐木・造材（２名），グラップル C にているが北側が水路となっている狭窄路である。
450m から 980m は林内を走行するが５％程度の比較的緩い勾配である。途中 3 箇所の沢を渡っていた。980m から終点ま

よる集積およびフォワーダ B への積載（１名），フォワ

では 13％の勾配があり，一番の急傾斜となっている。中ーダ B での集材（１名）であり，作業人員は 4 名であった。
作業地 B は注文により 1.85m の丸太を搬出していた。

－Antiskid tool for crawler

間土場から山土場まで総延長約 1,100m となっている。

163 －表-２ .
Table2衝撃加速度と CBR

Impact acceleration and CBR

作業地A②作業路1③作業路2
Ia
CBR
Ia
CBR
1
2.9
0.0
5.0
3.1
2
2.6
0.0
4.2
1.8
3
0.0
0.0
3.0
0.0
4
3.3
0.3
12.8
11.0
5
2.8
0.0
3.3
0.3
平均値
5.45
3.60
2.32
0.06
3.88
1.30
標準偏差
0.49
0.57
1.32
0.13
0.91
1.44
*③作業路２の４回目は外れ値のため除外した。
①中間土場
Ia
CBR
5.1
3.2
5.8
4.0

作業路の幅員は 20ｔベースの油圧ショベル（車幅 2.8m）が走行するため４m 程度と している。

④山土場
Ia
CBR
7.8
7.6
6.2
5.0
8.6
8.9
14.0
17.6
13.0
16.0
9.92 11.02
3.40
5.49

作業地B
⑤雪スロープ⑥地山スロープ
Ia
CBR
Ia
CBR
6.1
4.9
9.3
10.0
4.8
2.8
7.1
6.5
7.4
7.0
12.0
14.4
4.6
2.4
7.8
7.6
5.7
4.2
12.2
14.7
5.72
4.26
9.68 10.64
1.13
1.84
2.35
3.79

きな支持力が得られていた。これは丸太の上に雪が積まれていることと，グラップル，ハーベスタなどの往来が作業路の作設は積雪が 1.5m 程度になった時点から開多く，十分に締め固められていることが考えられる。

始し，0.8m3 のバケットで雪を締め固めてはクローラで踏作業地 B の⑤雪スロープは雪のみで作設されているにみならすことを繰り返して作設する。雪が足りない場合もかかわらず 4.26%と比較的大きな値を示した。これはは周囲から雪を集める。この際，土が混入すると締め固雪を厚く積み重ねているため，雪解けの進行が他の場所めが上手くいかないとのことであった。沢には丸太を渡よりも遅くなっているためと考えられる。⑥地山スローし，その上に枝条を敷き詰め，さらにその上から周囲のプは地山の切り取りにより作設されたもので，土の地面雪を集めて積み締め固めて橋を渡す。１日の作設量は最が露出していた。融雪の影響で多少ぬかるんでいたもの

大 100m 程度であった。積雪のたびに補修が必要であるの CBR は 10.64％で，作業道での CBR 測定例（２）の６とともに，逆に雪解けが進んだ場合も周囲から雪を掻き～13％と比較しても問題ないものであった。

集めて補修をする必要がある。作業地 A は２月 21 日の

今回は気温が高い中での測定であったため，融雪の影調査時の気温が６℃で雪解けがかなり進んでおり，沢の響を大きく受けて CBR の測定値は小さかったが，厳冬流水が作業路に流れ込み危険な状況の箇所があった。

期であれば作業道での測定例（２）の６～13％に満たな

山土場は沢より一段上がった平地に作られており，丸

いまでも，⑤雪スロープの値より大きい値が得られるも太を敷き並べた上から雪を被せ圧雪して整備されていた。のと思われる。しかしその場合，アイスバーンの影響な作業地 B は国有林林道が整備されていた。県道脇の中ども考慮しなければならないと思われる。

間土場から林道の入口まで 110m の距離がある。フォワ

今回調査した事例は，積雪があってこそ高性能林業機ーダは公道を走行できないため，中間土場の雪を掻き集械の導入ができる作業現場であり，作業路の強度，使用めてそれを締め固めることによりスロープを作設して，期間は積雪量に大きく依存する。今後，気象の変化が冬土場と林道を直結させていた。スロープの傾斜は最大期の素材生産量に大きく影響を及ぼすものと考えられる。

12%となっている。スロープ作設にはおよそ半日を要した。

謝辞：現地調査および聞き取り調査は（有）高橋林業 代

３．作業路の路面支持力 作業路の路面支持力の測定

表取締役 高橋義見様，現場作業員の皆様にご協力いただ

結果を表-２に示した。当日は気温も高く雪解けが進行し，きました。この場を借りて御礼申し上げます。

路面の雪はシャーベット状態となっていた。CBR は作業地 A の②作業路１で 0.06%，③作業路２で 1.30%と非常引用文献に小さい値を示し，森林作業道作設ガイドラインの CBR(１) 林野庁（2015）平成 27 年度 森林作業道作設ガイ（１）を参考にすると火山灰質粘性土の泥濘地を走行すドライン．林野庁, 東京：65pp

るのとほぼ同様の状態であった。フォワーダは接地圧が(２) 高橋拓史・櫻井倫・酒井秀夫（2014）工法の異なる

0.18kg/m3（空車時），0.22kg/m3（満載時）と非常に小さい

森林作業道における路面支持力の特徴．森林利用学会誌

ため十分に走行はできるが，滑り止めがきかずにスリッ

29 （1）：31-36

プする場面も見られた。④山土場では 11.02%と比較的大－164 －