02-專題4-國產木材治山防災20年+宜專一線工程的永續實踐.pdf - 農業知識入口網

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0 國產木材治山防災 20 年
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宜專一線工程的永續實踐
文、圖／\t趙偉成（國立中興大學森林學系博士後研究員）
\t 楊德新（通訊作者｜國立中興大學森林學系教授）\t
\t 鄧江山（林業及自然保育署宜蘭分署副分署長）
\t 洪福順（林業及自然保育署宜蘭分署集水區治理科科長）
\t 黃至用（林業及自然保育署宜蘭分署科長退休）
\t 陳駿銘（林業及自然保育署宜蘭分署集水區治理科技正）
永續防災新素材　 性，在確保防災功能的同時，落實國產材
國產木材在治山防災工程的應用 永續利用與生態保育的目標。本文以宜蘭
分署所轄的太平山「宜專一線」沿線治山
在治山防洪工程的多元工法中，木構 防災工程為例，其設置迄今已屆20年，透
造工程因其重量輕、施工便利、可融入環 過木構造工程實地現況與構件檢測結果，
境景觀等特性，逐漸成為適用於山區中小 分享保存處理木材於高濕度及不同海拔環
型防災治理的重要選項。與鋼筋混凝土等 境中的使用現況，期能提供後續林業工程
剛性構造相比，木構造對地形切削影響較 人員參考，促進國產木材在公共工程領域
小，在林業及自然保育署（簡稱林業保育 的應用。
署）推動國產材多元利用之際，更可利用
國產材作為治山防災的木構造工程材料， 太平山宜專一線沿線治山防災工程
以推動在地木材利用，減少材料取得、運 的發展
輸與生產加工的碳足跡。然而，木材暴露
在自然環境，特別是在高濕與接地環境下， 宜專一線公路早期為太平山林道，肩
有加速木材腐朽、劣化與蟲害的風險，倘 負造林、保林、育林與伐木等林業作業功
若缺乏適當的保存處理與後續維護，更將 能。日治時期，太平山為臺灣三大林場之
影響結構安全與使用生命週期。 一，林產運輸主要仰賴太平山森林鐵路，
林業及自然保育署宜蘭分署（簡稱宜 直到1978年鐵路因颱風侵襲中斷，因維修
蘭分署）自2005年起即積極推動國產木材 經費龐大與林業政策調整，於1979年全線
在治理工程的應用，並導入八面壓縮工法 停駛。根據李瑞宗著作《再凝望-戰後太平
與保存處理技術，確保木材保存處理的品 山》及《路觀圖-太平山公路與林道》記載，
質，進而提升木構造工程的耐久性與穩定 鐵路停駛前即已規劃修築太平山林道作為58
專　　題
替代運輸路線。1974年3月，羅東林區管 隨著國民旅遊與森林遊憩活動的推廣，
理處（今宜蘭分署）開始太平山林道新線 宜專一線的角色已超越林業運輸功能，成
測量，作為林道網主幹線，以供木材搬運 為連結太平山國家森林遊樂區的重要道路，
及造林、林政業務之需；1975年9月動工， 同時肩負取締盜伐與盜獵、災後復建、防
1977年展開太平山國家森林遊樂區規劃， 救災及森林火災通行等多元任務。面對集
並逐步改善林道，歷時12年完成由林道至 水區上游頻繁的崩塌與蝕溝災害，宜蘭分
一般公路的轉換。 署自2005年起，配合生態工程推廣與節能
宜專一線沿線橫跨蘭陽溪與和平溪兩 減碳政策，強化疏伐材等自然材料的應用，
大流域，位於太平山區山腹地帶。北向匯 並在宜專一線沿線選定適當地點施作野溪
入蘭陽溪的主要支流包括多望溪與天狗溪 治理及坑溝整治工程。部分工程並邀請日
（田古爾溪），東南向則有南澳北溪、南 本技師協助規劃設計，引進木格框節制壩
溪與茂興溪等河川。地質屬第三紀黏板岩 與木構擋土牆等工法，期望在確保防災功
系，由頁岩與火成岩構成，岩層劈理發達 能的同時，兼顧生態與景觀。
且山勢陡峻，河川向源侵蝕力強，加上颱 工程採用柳杉（Cryptomeria japonica）
風豪雨與地震頻仍，極易發生崩塌。土壤 圓材，為提升防腐性並促進現地材料有效
除部分礫質壤土外，多為深厚肥沃的腐質 利用，由宜蘭分署提供柳杉原木，經旋切
壤土，雖有利森林植被生長，但在極端降 加工成直徑12公分、長度1公尺及2公尺
雨下，坡面穩定性仍相當脆弱。 的圓木棒，經八面壓縮工法進行前壓縮處
宜專一線沿線木構造治理工程發展概要
點位 整治年代 整治原因 工程類型 八面壓縮工法
1.9K 2015 道路邊坡崩塌 節制壩與擋土牆 否
2.5K 2005 蝕溝整治 節制壩 是
11K 2009 道路穩定整治 擋土牆 否
11.5K 2005 海棠颱風後的崩塌 節制壩 是
13.5K 2010 蝕溝整治 節制壩 否
道路邊坡擋土設施 擋土牆 否
16K 2006
蝕溝整治 節制壩 是
2006 蝕溝整治 節制壩 是
16.5K
2020 上游拆除重建 節制壩 否
23.5K 2006 蝕溝整治 節制壩 是
24.5K 2006 蝕溝整治 節制壩 是59
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2 理，並以ACQ防腐藥劑進行加壓注入，製 宜專一線沿線環境與工程背景簡介
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25 成符合CNS 3000標準規範K4（總吸收量
5.2kg/m3）等級的防腐處理材（王松永， 宜蘭分署治山防災工程木構造物主要分
2005），以強化在高濕與接地環境下的耐 布於宜專一線沿線，另有少數設置於太平山
久性。 國家森林遊樂區各景點周邊，為國內首次大
經整理相關紀錄，宜蘭分署歷年完成 規模將國產柳杉導入治山防災工程的案例，
的整治工程涵蓋道路邊坡崩塌、蝕溝整治 具重要示範意義。尤其太平山國家森林遊
及颱風後災害修復等多種類型，例如1.9K 樂區宜專一線海拔落差顯著，溫濕度變化劇
與16K的邊坡崩塌治理、2.5K與23.5K的 烈，並長期受強降水等複雜環境因子影響，
蝕溝整治，以及11.5K在海棠颱風後辦理 已屆20年的木構造工程現況實證更顯重
的崩塌修復等。各點位依現地條件採用節 要，更可作為後續應用的參考基礎。
制壩或擋土牆等木構造工法，並搭配防腐 本文監測區域涵蓋宜蘭縣大同鄉太平
處理國產材與生態工法，以降低邊坡切削 山國家森林遊樂區宜專一線沿線的木格框
及減少對環境的干擾。沿線治山防災工程 節制壩與擋土牆，調查位置分別為2.5K
多設置於蝕溝、邊坡或溪流上游，以木格 （原 1.72K）、16K（原15.4K）、16.5K（ 原
框節制壩與木構擋土牆為主，材料多採國 16.1K）及24.5K（原23.9K），因宜專一線
產柳杉，經ACQ或CuAz防腐處理，並視 里程的變動，後續說明均以2.5K、16K、
需求搭配八面壓縮前處理以增進藥劑吸收 16.5K與24.5K進行表示。沿線設有3處氣
與留存能力。自2005年起陸續建置，部分 象站：土場氣象站（C0UA0）、白嶺氣象
至今已屆20年，為國產材應用於高濕山區 站（C0UA3）及太平山氣象站（C0U71）。
治山防災的重要示範案例。 太平山國家森林遊樂區長年受太平洋海
▍ 宜專一線沿線治山防災工
程樣區位置圖60
專　　題
風及東北季風影響，全年平均濕度超過
88%，年降雨日數超過半年，常年處於霧
雨繚繞環境。
海拔 392 公尺的土場站年均溫約
20.9℃、年雨量約2,558mm；海拔1,397
公尺的白嶺站年均溫約15.5℃、年雨量約
3,174mm；海拔1,942公尺的太平山站年
均溫約12.6℃、年雨量約3,310mm。隨海 ▍ 2018-2024年3處氣象站月雨量及氣溫（中央氣象署，2024）
拔上升，氣溫遞減而降雨量增加，呈現明
顯的地形氣候特徵。 真菌與微生物分解枯枝落葉並釋放養分，維
不同海拔的氣候條件直接影響植被型 持高效率的養分循環。然而，對於木構造物
態與生態系統分布：低海拔區域以亞熱帶常 而言，這樣的高濕、多雨、溫度變化明顯的
綠闊葉林為主，中海拔為闊葉林與針葉林交 環境，意味著防腐藥劑的淋失與生物性劣化
錯帶，高海拔則以高山針葉林與苔原植被為 風險將顯著增加，特別是在直接接地或長期
主。長期的高濕度環境亦促進苔蘚、蕨類及 受潮的木構件，更容易在中長期使用期間，
真菌的繁茂生長，形成獨特的微生態系統。 出現強度衰退與表層腐朽的缺點。
木構造物調查點概要
點位區域 建造年分 木構造材料與防腐處理 備註
國產柳杉；ACQ防腐處理K4標 木構連續性節制壩
2.5K 2005
準（含八面壓縮前處理工法） 高2.4m，長6m
國產柳杉；ACQ防腐處理K4標
木構節制壩與擋土牆
16K 2006 準（節制壩含八面壓縮前處理工
表面呈現蕨類與草本植物覆蓋
法，擋土牆則無）
第1座：國產柳杉；ACQ防腐處
2006 理K4標準（含八面壓縮前處理
工法） 上游節制壩拆除重新建置
16.5K
木構節制壩有逕流水
第2-6座：國產柳杉；CuAz防腐
2020
處理K4標準
木構節制壩
國產柳杉；ACQ防腐處理K4標 設有上下2座節制壩
24.5K 2006
準（含八面壓縮前處理工法） 上游：高4.3m，寬10m
下游：高2.6m寬10m61
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▍ 宜專一線2.5K木構節制壩2005年施工完成（王松永，2005） ▍ 宜專一線2.5K木構節制壩2025年現況
▍ 宜專一線16K木構節制壩2006年施工完成（昆晉實業股份有限 ▍宜專一線16K木構節制壩2025年現況
公司提供）
本文以宜專一線沿線4處木構節制壩 形成單一壩座。另於下游的1號壩右側亦
為例，包括2.5K、16K、16.5K及24.5K， 有以國產柳杉建置的複數格擋土牆體，擋
相關調查概要如表，並分述如次： 土牆與節制壩建造時使用的疏伐材係以K4
等級的ACQ處理進行保存處理，惟僅後者
宜專一線2.5K木構節制壩 曾進行八面壓縮前處理。
宜專一線2.5K木構節制壩位於土場收
費站之前，於2005年施工完成；屬於連續 宜專一線16.5K木構節制壩
性木構造壩體，共有2座節制壩，分為1 位於白嶺苗圃區段，為系列壩體，自
號壩與2號壩，1號壩位於下游；2號壩位 上游端至下游端合計6座節制壩，2020年
於上游，木構材料為國產柳杉，經八面壓 時於保留最下游一座壩體基礎上，施工重
縮工法與K4等級的ACQ處理材。 建上游端的第2-6座節制壩，均為單一壩
座。木構材為國產柳杉，保留的下游端第
宜專一線16K木構節制壩 一座壩體為經八面壓縮前處理的K4等級
位於白嶺苗圃區段，當地設有解說牌， ACQ處理材，其餘5座上游端壩體於重建
於2006年施工完成，為早期生態工程示範 時均以K4等級的CuAz處理材建造。
點位。包括兩座木製節制壩，分為1號壩
與2號壩，1號壩位於下游；2號壩位於上 宜專一線24.5K木構節制壩
游，上游側以混凝土為主要建築材料設置， 於2006年施工完成；此點位設有一混
下游側以國產柳杉緊貼著混凝土面設置， 凝土壩3座，與木構節制壩1座，於木構62
專　　題
節制壩緊鄰第二座防砂壩的下游面，其量 250天，使木構件含水率長期維持在30%
體尺寸與木構節制壩相同。木構節制壩下 以上，屬於高生物性危害風險環境。在此條
方舖置蛇籠、集水井、道路橫向排水及涵 件下，除2020年重建的16.5K上游節制壩
管。木構材料為國產柳杉，且均為經八面 外，其餘木構造工程的木構件超音波速值
壓縮前處理的K4等級ACQ處理材。 皆呈現下降，其中16K擋土牆衰減幅度最
大，自2013年的3302m/s降至2025年的
宜專一線沿線治山防災工程木構造 1982m/s（衰減率40.0%），而24.5K節制
物性質評估 壩則僅衰減7.9%。此差異除與木構件是否
經八面壓縮前處理有關外，海拔高度亦可能
太平山國家森林遊樂區宜專一線沿線 是影響因子，如2.5K節制壩的衰減率僅次
木構造治山防災工程，在2013-2025年間 於16K擋土牆，顯示高海拔的低溫環境或許
經非破壞與微破壞檢測所得的平均結果， 有助於抑制蟲害與腐朽菌生長，延緩劣化。
長期監測數據的結果顯示，各座木構造治 微壓縮試驗的抗壓強度測值與音速檢
山防災工程普遍出現劣化的趨勢，各木構 測結果趨勢一致。2025年16K擋土牆木構
件的超音波速值、抗壓強度與鑽孔阻抗值 件的抗壓強度為15.4MPa，衰減54.6%。
均有下降，而表面腐朽深度則持續增加， 24.5K節制壩的木構件抗壓強度衰減率最
顯示長期戶外暴露對材質性能影響顯著。 低，為19.2%。整體而言，經妥善保存處
由近10年太平山氣象站的月平均降水 理的木構件經過近20年戶外使用上，強度
量可知，本區全年高濕度，年降雨天數超過 保留率仍可達50%以上。
▍2006年的宜專一線16.5K木構節制壩（昆晉實業股份有限公司 ▍宜專一線16.5K木構節制壩2025年現況
提供）
▍宜專一線24.5K木構節制壩2006年施工完成（林信輝，2012） ▍宜專一線24.5K木構節制壩2025年現況63
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比較同海拔的16K節制壩與16K擋土 擋土牆外，其餘工程皆採用經八面壓縮前
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2 牆的木構件，可見經八面壓縮前處理後的 處理的木構件施工。
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防腐處理，能有效延緩木構件的劣化。兩 樹芯取樣分析顯示，多數經八面壓縮前
者在建造時的防腐藥劑吸收量均符合K4等 處理的木構件防腐藥劑留存量維持在CNS
級（CuO≥2.33kg/m3、BKC≥1.83kg/m3、總 3000所規範環境危害等級K3的藥劑有效
吸收量≥5.2kg/m3），但經八面壓縮前處理 吸收量（CuO≥1.16kg/m3、BKC≥0.92kg/
的16K節制壩，其木構件的超音波速與抗 m3、總吸收量≥2.6kg/m3）。其中，16.5K
壓強度衰減率分別為17.6%與35.4%，顯 處1號下游節制壩與24.5K節制壩雖在主
著優於未經處理的16K擋土牆（36.8%、 要成分含量上均高於最低吸收基準，但總
54.6%）。此亦顯示八面壓縮前處理可強化 吸收量略低於CNS 3000標準規範，因此
木構件防腐藥劑的滲透度與均勻分布性， 等級判定為K2級。此外，16K處的擋土牆
進而延長木構件使用年限，對未來高濕度 已無法檢測出主要有效成分，此與木構件
地區的國產材應用具重要參考價值。 直接接觸土壤層有關，長期與高含水率土
在本文調查的木構造治山防災工程中， 壤接觸下，加速木構件的防腐藥劑的淋失，
除 16.5K 處 2-6 號上游節制壩於 2020 年 此情況亦與前述該木構造工程的木構件在
重建外，其餘節制壩與擋土牆均為2005- 各項非破壞檢測值均較低相符。
2006年間建造，使用年限已近20年。此 再則，16.5K 上游的 2-6 號節制壩體
外，除16.5K處2-6號上游節制壩與16K 為2020年後重建，使用的樹種雖為國產
2
註
註1： 本研究團隊過去針對健全ACQ-1保存處理木樁的各項測值：Vu:4497±454m/s、D.R.V.:13.5±1.2%、
P.D.:13.3±4.0mm、C.S.:36.7±2.2MPa 。
註2： Vu為超音波速值、P.D為表面腐朽深度、C.S為抗壓強度、D.R.V為鑽孔抵抗值。
▍宜專一線沿線木構造治山防災工程木構件長期非破壞性檢測值註164
專　　題
宜專一線木構造治山防災工程的藥劑留存量
建造 BKC吸收量 CuO吸收量 現行藥劑危 自建成後
形式 年分 （kg/m3） （kg/m3） 害等級 監測時長
上游節制壩 2005 1.560 2.257 K3 19.4
2.5K
下游節制壩 2005 1.429 2.080 K3 19.4
下游節制壩 2006 1.710 1.783 K3 18.9
16K 上游節制壩 2006 1.149 1.535 K3 18.9
擋土牆 2006 ND ND 1號下游節制壩 2006 0.929 1.217 K2 18.9
16.5K
2-6號上游節制壩 2020 0.039註3 4.292註3 K2 4.5
24.5K 節制壩 2006 1.177 1.206 K2 19.0
註3：依文內說明，16.5K上游採用CuAz系列防腐劑，數據為Cu成分吸收量，以及Tebuconazole的吸收量。
柳杉，然使用的木材防腐劑為銅唑化合物 查20年來木構造工程的使用現況，結果
（CuAz），其主要成分中95%以上為銅 顯示，防腐處理的國產柳杉在高濕度山區
化合物（以Cu計），僅3.2-4.6%為鐵布 環境中，若配合適當的前處理與符合CNS
可唑（Tebuconazole）生物抑制劑。故表 3000規範的防腐藥劑吸收量，即便使用近
中額外標示其有效成分的吸收量，取樣檢 20年，仍能維持相當良好的木材性質與藥
測結果顯示，其有效成分中的Cu留存量 劑留存量，對抗生物性劣化具有明顯效益，
為 4.292kg/m3，Tebuconazole 留 存 量 為 此正值林業保育署推動國產材的多元應用
0.039kg/m3。雖參照CNS 3000的標準規 以及國產木材標章，未來在木構造工程中，
範，其Cu的有效成分留存量仍在K5等級 可多推動應用具CAS標章的保存處理木材
以上，然其生物抑制劑Tebuconazole則於 進入工程案例中，因CAS標章的木製材品
建造5年後降至K2等級，此現象很可能與 項中，設有防腐木材產品，可確保所使用
藥劑成分內的有效成分濃度偏低，以致取 的木材具有相對應的防腐藥劑吸收量與品
樣檢測較為不易，以及遇高濕度環境上較 質，此有益於對木構件耐久性的信賴性。
易淋失等因素有關，故於戶外木構造工程 綜合上述調查結果，防腐處理國產木材在
的防腐處理藥劑選用上，建議仍須注意所 治山防災工程中具備良好的應用潛力，若
使用的保存藥劑以及藥劑有效成分比例。 配合適宜的前處理技術與品質管理制度，
更有助於推廣木構造於更多公共工程領域
木構造工程耐久性評估與啟示 的應用，並促進國產木材永續利用的政策
目標。
本文以太平山國家森林遊樂區宜專一
線沿線多座木構造治山防災工程為例，調 （參考文獻請逕洽作者）