KR101459703B1 - 준설토 투기장의 표층수 건조 및 표층 보강 공법 - Google Patents

준설토 투기장의 표층수 건조 및 표층 보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 관한 것으로, 표층수와 침출수 등의 신속한 배수가 가능하고 아울러 버팀강성을 보강하여 중장비의 주행성을 확보 및 매립지를 안정화함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법은, 준설토 투기장의 매립층의 표면에 토목섬유 매트와 트렌치낭으로 이루어진 배수 겸용 보강 시트를 포설하고 상기 배수 겸용 보강 시트의 트렌치낭에 투수부재를 채워 배수 겸용 보강층을 시공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 시공된 배수 겸용 보강층 위에 성토층을 시공하는 제2단계를 포함하고, 상기 배수 겸용 보강 시트는, 다수의 토목섬유 매트, 상기 토목섬유 매트들의 사이에 상부를 향해 개방되는 공간을 갖는 주머니 형태로 형성되어 내부에 상기 투수부재가 채워지고 상기 준설토 투기장 내의 침출수는 배수하는 트렌치낭, 상기 트렌치낭의 상부에 투수가 가능하도록 형성되면서 양측이 이웃하는 토목섬유 매트들에 연결되어 상기 트렌치낭의 상부를 보강하는 지지부재를 포함한다.

Description

준설토 투기장의 표층수 건조 및 표층 보강 공법{METHOD FOR DRAINING AND REINFROCING DREDGED RECLAIMED LAND}
본 발명은 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표층수와 침출수 등의 신속한 배수가 가능하고 아울러 버팀강성을 보강하여 중장비의 주행성을 확보 및 매립지를 안정화할 수 있는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 관한 것이다.
최근 들어 임해산업단지, 주택지, 도로 등의 조성의 필요성이 부각되면서 해안 일원에서 해안매립을 통한 부지개발이 활발히 이루어지고 있다. 국내에서 매립 초기에는 주로 산토가 주 매립재료로 이용되었지만, 육지에서부터 운반 및 재료의 확보에 많은 비용이 필요하다. 이에 바다에서 쉽게 구할 수 있는 점성토(해성점토)를 준설하여 매립하는 방식이 많이 채택되고 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면 해안가에 투기장을 조성하고, 이 투기장에 준설토를 매립하여 부지를 조성하는 공사가 있으며, 이는 제한된 국토의 효율적 이용과 부족한 산업부지 확보 및 항로 확보 등의 목적으로 준설하는 준설토(해성점토)를 공해상에 투기하지 않고 자원으로 활용하기 위한 방안으로써, 이에 대한 시공방법은 해안에 호안을 시공하여 준설토 투기장(매립지)을 조성하고, 펌프 준설선을 이용하여 해저의 준설토를 투기장 내에 투기한 뒤 장기간 동안 자연 방치하여 준설토의 침출수 등을 자연 건조한 후 부지사용목적과 시기에 맞추어 연약지반 개량공사를 시행하게 된다.
준설토는 해수와 함께 준설토 투기장에 투기되며, 투기된 준설토는 투기장 내에서 하부로 침전되고 해수는 침전층 위에 형성되어 양수와 건조에 의해 투기장에서 제거되는 형식으로 준설토 매립에 의한 육상공간이 확보된다.
이러한 준설점토는 고 함수비이며, 압축성이 크고. 장기간에 걸쳐 압밀이 이루어지므로 지반을 안정화시키는데 장시간이 소요된다.
따라서 준설점토로 매립된 부지의 지반개량을 위한 장비 및 인력의 접근을 위해 연약 상태의 매립지반의 표층을 조기에 처리할 수 있는 공법의 개발이 필요한 실정이다.
이와 같이 통상적으로, 해안 또는 강가를 점성토로 준설 매립한 후, 주택지·산업단지·도로 등으로 개발할 경우, 성토 재하하중에 의한 압밀탈수 촉진공법 등을 적용하여 연약지반 개량공사를 시행한다.
이러한 연약지반 개량공사에서 연직배수 작업과 성토작업을 위한 각종 중장비가 사용되는데, 점성토 준설매립지반의 지반 강도가 매우 연약하여 장비 진입이 곤란하다. 따라서, 점성토 준설매립지반의 표층이 일차적으로 강화된 이후에야 본격적인 연약지반 개량공사를 수행할 수 있다.
점성토 준설매립지반의 표층을 강화하는 일반적인 방법으로는 준설 매립한 후 일정기간 동안 방치하여 상부표층의 점성토를 자연 건조시켜 표층에 고결층을 형성시키는 방법을 들 수 있다.
이와 같은 자연 건조의 경우, 지반 내의 수분이 지표면으로 쉽게 상승하지 못하는 점성토의 특성으로 인해 장시간이 소요된다. 따라서 연약지반 개량 공사의 조기 착수가 곤란하며, 결과적으로 점성토 매립지의 전체적인 개발을 늦춰야 하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 종래 점성토 매립지의 표층을 조기에 강화시킬 목적으로 여러 가지 추가적인 방법이 개발되고 있다. 그 중 대표적인 것으로, 시멘트 또는 약액을 상부표층의 점성토와 섞어 고결시키는 방법이 있다.
그러나 이와 같이 시멘트나 약액을 섞어 고결시키는 경우, 공사비가 고가로써, 소규모 공사에서는 사업비 등의 문제로 적용이 어려우며, 대규모 공사에서는 시공속도 등의 문제가 있다.
이와 같이 준설점토로 매립된 부지의 지반 개량을 위한 대형장비의 조기 진입 및 인력의 접근을 위해 연약상태의 매립지반의 표층을 조기에 처리할 수 있는 공법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또한, 집중적인 강우시에는 배수가 원활하지 않아 준설토의 표층 건조시간이 증가하게 되므로 건조효율이 저하되는 문제점을 갖게 되었다.
따라서 근래에는 상기와 같은 문제점을 갖는 종래의 준설토 건조 방법을 개선하기 위한 방안으로, 준설토의 표층에 소정의 깊이를 갖도록 트렌치(Trench, 배수로)를 시공하여 표층의 건조단면을 증대시킴으로써 표층의 건조두께를 증대시키거나 건조시간을 단축시키기 위한 PTM(Progressive Trenching Method)공법이 활용되고 있으며, 중력 배수 원리를 이용하여 준설토 내부의 지하수위를 저하시켜 트렌치로 집수된 침출수 등을 외부로 배수하는 방식도 이용되고 있다.
그러나 상기의 PTM공법은 준설토의 표층에 트렌치를 시공하기는 용이하나 200% 이상의 함수비(含水比)를 갖는 준설토의 특성상 시공된 트렌치가 쉽게 매몰(埋沒)되므로 트렌치 형성 및 건조에 장기간 소요되기 때문에 결과적으로 준설토의
침출수 및 강우시 빗물의 신속한 배수가 불가능한 폐단을 갖게 되었다.
또한, 상기의 PTM공법은 원활한 배수를 위해서는 일정기간이 지나면 다시 트렌치를 점차 깊게 형성해야 하므로, 이로 인한 시공의 번거로움은 물론 재시공에 따른 경제적인 비용이 증가하는 단점을 갖게 되었다.
특히 상기의 PTM공법은 준설토의 표층에 트렌치를 형성하여 침출수를 자연건조에 의한 건조층을 형성하고 다시 트렌치깊이와 간격을 변화시키면서 건조효과를 향상시키고 있으나, 이는 기존의 자연건조에 비해 기간은 단축할 수 있지만 만족할 만한 건조효율 및 시공능률을 얻을 수 없고 건조기간을 단축함에 있어서 시공상의 한계를 갖게 되었다.
등록특허 제10-0582875호 등록특허 제10-0392714호 등록특허 제10-0427589호 공개특허 제10-2013-0053622호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표층수와 침출수 등의 신속한 배수가 가능하고 아울러 버팀강성을 보강하여 중장비의 주행성을 확보 및 매립지를 안정화할 수 있는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법은, 준설토 투기장의 매립층의 표면에 토목섬유 매트와 트렌치낭으로 이루어진 배수 겸용 보강 시트를 포설하고 상기 배수 겸용 보강 시트의 트렌치낭에 투수부재를 채워 배수 겸용 보강층을 시공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 시공된 배수 겸용 보강층 위에 성토하여 성토층을 시공하는 제2단계를 포함하고, 상기 배수 겸용 보강 시트는, 다수의 토목섬유 매트, 상기 토목섬유 매트들의 사이에 상부를 향해 개방되는 공간을 갖는 주머니 형태로 형성되어 내부에 상기 투수부재가 채워지고 상기 준설토 투기장 내의 침출수는 배수하는 트렌치낭, 상기 트렌치낭의 상부에 투수가 가능하도록 형성되면서 양측이 이웃하는 토목섬유 매트들에 연결되어 상기 트렌치낭의 상부를 보강하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 의하면, 매립지 표층에 토목섬유 매트를 설치하여 성토층과 매립층을 분리하여 성토하중에 의한 매립지를 안정화할 수 있고, 또한 토목섬유 매트와 트렌치낭 및 이에 채워지는 투수부재를 통해 표층에 배수층을 형성하여 배수기능을 증대하고 이를 통해 연약한 준설 매립토의 표층 강도 발현 촉진 효과를 기대할 수 있으며 시공 중 안정성을 증대할 수 있다.
또한, 토목섬유 매트와 트렌치낭으로 구성된 배수 겸용 보강 시트의 버팀강성을 통해 매립지의 공사시 중장비의 안전한 주행성을 확보함과 더불어 매립지를 안정화한다.
도 1은 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법의 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 적용된 배수 겸용 보강 시트의 구성을 보인 사시도.
도 3a와 도 3b는 각각 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법의 배수 겸용 보강 시트에 적용된 지지부재의 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 적용된 보강재를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 적용된 배수 겸용 보강 시트의 포설 과정을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법에 적용된 배수 겸용 보강 시트의 다른 포설 과정을 도시한 도면.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법은 다음과 같다.
(S10) 배수 겸용 보강층 시공.
준설토 투기장에 준설토를 투기하여 매립층을 형성하고 매립층의 상부를 성토하기 전에 배수 겸용 보강 시트(10)와 투수부재(20)를 이용하여 배수 겸용 보강층을 형성한다.
(S20) 성토층 성토.
전 공정을 통해 시공된 배수 겸용 보강층 위에 성토재를 일정 두께로 성토하여 성토층을 시공한다.
즉, 본 발명에 의해 완성된 매립지(투기장)는 저부에서부터 일정 높이 구간의 매립층 - 배수 겸용 보강층 - 성토층으로 구성되며, 이 상부에 건축 토목 시설물이 구축될 수 있다.
이하 본 발명에 의해 신규한 구성인 배수 겸용 보강 시트에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 배수 겸용 보강 시트(10)는 토목섬유 매트(11), 트렌치낭(12) 및 지지부재(13)로 구성된다.
토목섬유 매트(11)와 트렌치낭(12) 및 지지부재(13)는 공장에서 제작되어 매립지 현장에서 포설에 의해 사용될 수도 있고, 또는 토목섬유 매트(11) 및 트렌치낭(12)만 공장에서 제작되고 매립지 현장에서 토목섬유 매트(11)와 트렌치낭(12) 조립체와 지지부재(13)를 연결하여 사용할 수도 있으며, 또는 토목섬유 매트(11)와 트렌치낭(12) 및 지지부재(13)를 각각 단품으로 제작하고 매립지 현장에서 이들(11,12,13)을 서로 연결함으로써 사용할 수도 있다.
토목섬유 매트(11)는 투수성의 토목섬유이며 매립층과 성토층(지반개량시 조성되는 배수를 위한 토사층을 포함한 재하를 위한 것임)을 분리하는 기능과 자체 인장력에 의해 표층을 보강하여 매립지를 안정화하고 장비 진입시 주행성을 확보하는 기능을 겸한다.
다수의 트렌치낭(12)은 일방향의 직선형 또는 격자형 등으로 구성될 수 있고, 토목섬유 매트(11)는 이러한 트렌치낭(12)의 배열에 따라 자유롭게 포설된다.
트렌치낭(12)은 토목섬유 매트(11)의 저부에 3차원의 배수공간을 형성하는 것이며, 토목섬유 매트(11)와 동일한 재질로 이루어지면서 토목섬유 매트(11)에 고정핀, 박음질, 와이어 등의 고정수단을 통해 고정된다.
이웃하는 토목섬유 매트(11)의 사이에 상부를 향해 개방되는 공간이 형성되도록 설치되며, 이 공간은 투수부재(20)가 채움되는 공간이다.
트렌치낭(12)은 토목섬유 매트(11)의 저부로 돌출되면서 매립층에 삽입되는 3차원의 형태이기 때문에 유공관의 기능을 함으로써 신속한 유도배수가 이루어지도록 하고 또한 전단키의 기능을 하게 되어 토목섬유 매트(11)의 변형과 흔들림을 막고 매트의 인발저항력을 보강한다.
트렌치낭(12)은 이웃하는 토목섬유 매트(11)들 사이에 상부가 개방되도록 형성되어 상부에 많은 양의 물이 유입되도록 할 수 있다. 그러나, 트렌치낭(12) 상부의 개방부는 구조적으로 취약한 단점이 있으며 지지부재(13)는 이웃하는 토목섬유 매트(11)들에 연결되어 이웃하는 토목섬유 매트(11)들이 설치 위치를 유지하도록 함으로써 즉 트렌치낭(12)의 개방부를 유지하고 신속한 배수가 가능하도록 함과 아울러 배수 및 보강층을 보강한다.
트렌치낭(12)은 투수부재(20)가 채움되는 공간을 제공하는 형태 유지를 위하여 별도의 유공관이 관입되어 사용될 수도 있다. 이 경우 상기 유공관의 개방부를 통해 투수부재(20)를 채워 사용하고, 먼저 투수부재(20)를 유공관에 채우고 이 유공관을 설치하는 방법이 가능하다.
지지부재(13)는 신축이 없는 재질이 바람직하고 형태는 도 2에서 도시된 지지밴드, 도 3a에 도시된 망형 지오그리드, 도 3b에 도시된 와이어(철사 포함) 등이 가능하다.
이러한 지지부재(13)는 양측이 이웃하는 토목섬유 매트(11)들에 각각 연결되며, 이를 위하여 토목섬유 매트(11)의 가장자리에는 고리(11a)가 설치되고 지지밴드 형태의 지지부재(13)는 고리(11a)에 끼워지는 구멍이 형성되어 설치되고, 망형의 지오그리드 형태의 지지부재(13)는 구멍들에 고리(11a)가 끼워지거나 핀으로 고정되어 설치되며, 와이어 형태의 지지부재(13)는 고리(11a)에 묶여 설치될 수 있다.
본 발명은 이웃하는 토목섬유 매트(11)들을 지지하는 지지부재(13)가 적용되는 것을 특징으로 하는 것이며 지지부재(13)는 다양한 방식으로 이웃하는 토목섬유 매트(11)에 연결 설치될 수 있으므로 고리(11a)로 한정되지 아니하고 다양한 방식(고정핀, 단추 등)이 가능하다.
또한, 본 발명은 토목섬유 매트(11)와 트렌치낭(12)이 연결되는 부분의 보강을 위하여 도 4에서 보이는 바와 같이, 보강재(14)가 적용될 수도 있다. 보강재(14)는 유연성이 없는 막대(사각 단면, 원형 단면 등) 형태이고 플라스틱, 대나무, 철근, 강봉 등의 사용이 가능하며 토목섬유 매트(11)의 단부를 말아 감싸는 방식으로 고정될 수 있다.
이와 같이 구성된 배수 겸용 보강 시트(10)의 포설 및 투수부재(20)의 채움 공정은 2가지 방법이 가능하다.
먼저 도 5에서 보이는 바와 같이, 매립층의 표면에 트렌치홈(1)을 형성한다(S10). 트렌치홈(1)은 장비에 의해 형성될 것이며 배수 겸용 보강 시트(10)의 트렌치낭(12)이 삽입되는 공간이다.
이어서, 배수 겸용 보강 시트(10)의 트렌치낭(12)을 매립층의 트렌치홈(1)에 삽입하고 토목섬유 매트(11)를 트렌치홈(1)들 사이의 표층에 포설한다(S11).
트렌치낭(12)의 내부에 투수부재(20)를 채운다(S12).
지지부재(13)를 연결하여 트렌치낭(12)을 마감 및 이웃하는 토목섬유 매트(11)들을 연결한다(S13). 지지부재(13)들 사이의 공간을 통해 투수부재(20)를 트렌치낭(12) 안에 채울 수 있으므로 투수부재(20)를 트렌치낭(12)에 채운 후 지지부재(13)를 연결하는 것으로 한정되지 아니하고 지지부재(13)는 토목섬유 매트(11)에 연결될 수 있다.
이로써 배수 겸용 보강 시트(10)의 포설 및 투수부재(20)의 채움 공정이 완료되어 배수 겸용 보강층이 시공되고, 이 위에 성토재를 성토함으로써 성토층이 시공된다(S14).
도 6은 배수 겸용 보강 시트(10)의 포설 및 투수부재(20)의 채움 공정의 다른 예로서, 매립층 위에 배수 겸용 보강 시트(10)를 포설한다(S20). 본 공정은 전술한 공정과 비교할 때 매립층의 표면에 트렌치홈을 형성하지 않는데 있다. 트렌치홈을 형성하지 않았으므로 배수 겸용 보강 시트(10)의 트렌치낭(12)은 접힌 상태로 토목섬유 매트(11)의 저부에 포설된다.
지지부재(13)를 연결하여 이웃하는 토목섬유 매트(11)들을 연결한다(S22). 지지부재(13)들 사이의 공간을 통해 투수부재(20)를 트렌치낭(12) 안에 채울 수 있으며, 투수부재(20)가 채워짐에 따라 접힌 상태의 트렌치 낭(12)이 자중에 의해 연약 투기토로 관입되며, 지지부재(13)를 연결후 투수부재(20)를 트렌치낭(12)에 채우는 것으로 한정되지 아니하고 지지부재(13)는 토목섬유 매트(11)에 연결될 수 있다.
이로써 배수 겸용 보강층의 시공이 완료되며 이 위에 성토재를 성토하여 성토층을 시공하고, 이때, 토목섬유 매트(11)와 트렌치낭(12)이 성토재의 하중에 의해 자리를 잡게 된다.
이와 같이 시공된 매립지의 표층수는 트렌치낭(12)을 유공관으로 하면서 투수부재(20)를 통해 유도 배수되며, 본 발명에서 구체적으로 도시되고 설명되지는 않았지만 매립지의 가장자리에 형성된 배수시설을 통해 배수된다.
본 발명의 배수 겸용 보강층을 시공 및 시공 이후 성토작업을 할 때 중장비가 주행하며 중장비의 동적하중이 배수 겸용 보강 시트(10)의 토목섬유 매트(11)에 전가되더라도 토목섬유 매트(11)는 자체 인장강도에 의해 포설 상태를 유지하여 중장비의 주행성을 유지하고 매립지의 침하와 붕괴를 방지한다. 또한 트렌치낭(12)과 이에 채워진 투수부재(20)는 전단키의 기능을 하여 성토시 매트의 인발저항력을 증대시킴으로써 전체적인 지지력 상승 효과를 도출한다.
1 : 트렌치홈,
10 : 배수 겸용 보강 시트,
11 : 토목섬유 매트, 12 : 트렌치낭
13 : 지지부재, 14 : 보강재
20 : 투수부재,

Claims (6)

  1. 준설토 투기장의 매립층의 표면에 토목섬유 매트와 트렌치낭으로 이루어진 배수 겸용 보강 시트를 포설하고 상기 배수 겸용 보강 시트의 트렌치낭에 투수부재를 채워 배수 겸용 보강층을 시공하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 시공된 배수 겸용 보강층 위에 성토층을 시공하는 제2단계를 포함하고,
    상기 배수 겸용 보강 시트는, 상기 매립층과 성토층을 분리함과 아울러 표층을 보강 및 장비 진입시 주행성을 확보하는 다수의 토목섬유 매트, 상기 토목섬유 매트들의 사이에 상부를 향해 개방되는 주머니 형태로 형성되어 내부에 상기 투수부재가 채워짐으로써 3차원의 배수공간을 형성하여 상기 준설토 투기장 내의 침출수를 배수하는 트렌치낭, 상기 트렌치낭의 상부에 투수가 가능하도록 형성되면서 양측이 이웃하는 토목섬유 매트들에 연결되어 상기 트렌치낭의 상부를 보강하는 지지부재를 포함하되,
    상기 트렌치낭은 상기 토목섬유 매트들의 사이에 개재되면서 상기 토목섬유 매트와 대응하는 양측이 상호 간에 일정 거리를 두고 이격되도록 상기 토목섬유 매트들에 각각 고정되어 상부를 향해 개방되면서 상기 토목섬유 매트보다 저부로 돌출된 3차원의 배수공간을 형성하고,
    상기 지지부재는 망형의 지오그리드, 양측이 이웃하는 토목섬유 매트에 각각 연결되는 띠 형상의 지지밴드, 양측이 이웃하는 토목섬유 매트에 각각 연결되는 와이어 중 어느 하나로서, 상기 트렌치낭의 상부에 배치되면서 양측이 상기 토목섬유 매트들에 각각 고정되어 상기 트렌치낭의 상부에 형성되는 개방부를 유지하도록 상기 토목섬유 매트와 상기 트렌치낭을 지지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1단계는 상기 준설토 투기장의 표면에 트렌치홈을 형성하고, 상기 배수 겸용 보강 시트의 트렌치낭을 상기 트렌치홈에 삽입하여 시공하는 것을 특징으로 하는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1단계는 상기 준설토 투기장의 표면을 평평하게 한 상태에서 상기 배수 겸용 보강 시트를 포설하고 상기 배수 겸용 보강 시트의 트렌치낭에 상기 투수부재를 채워 상기 트렌치낭이 투수부재의 자중으로 초연약 표층 내에 입체적으로 세워지도록 하여 시공하는 것을 특징으로 하는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제1단계는 상기 트렌치낭에 유공관을 삽입한 후 상기 유공관에 상기 투수부재를 채워 상기 배수 겸용 보강 시트를 시공하는 것을 특징으로 하는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 트렌치낭이 연결되는 상기 토목섬유 매트의 가장자리에 삽입되는 보강재가 포함되는 것을 특징으로 하는 준설토 투기장의 표층수 배수 및 표층 보강 공법.
  6. 삭제
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