公路隧道洞身工程专项施工技术方案全断面法 光面爆破.docx
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公路隧道洞身工程专项施工技术方案全断面法光面爆破
XX至XX高速公路XX段
洞身工程专项施工技术方案
编制:
审核:
中交XX工程局有限公司
XX高速公路XX项目经理部
洞身工程专项施工技术方案
一、编制依据
《公路工程技术标准》(JTGB001-2003)
《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)
《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)
《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》(JTJ/T037.1-2000)
《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)
《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)
《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)
《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119-88)
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)
《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
《建筑装饰装修工程质量验收规范》(GB50210-2001)
《建设工程文件归档整理规范》(GB/T50328-2001)
《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)
《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2001)
《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-88)
《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52-92)
《普通混凝土配合比设计规程》(GJ55-2000)
《混凝土减水剂质量标准和试验方法》(JGJ56-84)
《建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)
《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ98-2000)
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
《土方与爆破工程施工及验收规范》(GBJ201-83)
《水工混凝土施工技术规范》(CDJ207-82)
《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107-87)
《公路工程施工工艺标准》中交XX工程局
二、工程内容及概况
1、自然地理及地形地貌
XX隧道位于XX县XX镇XX村,进口段与路基相连,出口端与XX高架桥相连。
XX县境,属亚热带季风湿润气候区,气候温和,冬无严寒,夏无酷暑,多云雾照,湿度较大,相对湿度79%,气候随地势的高低垂直变化明显。
年均降水1089.3mm,多集中在4-9月,占全年的79.8%,年均气温14.8℃,极端最高34.2℃,极端最低-9.2℃,7-8月最热;平均无霜期283天/年。
隧址区属构造剥蚀侵蚀地中山地貌区,峰从地形,线路经过区域冲沟发育。
地势起伏较大,沿线海拔高程一般约为1088~1406m,地形切割强烈,最大切割深度约300m,山坡坡度一般较陡,局部形成陡崖。
多为30°~90.°。
左右线进口段均位于山体斜坡处,坡面植被发育,基岩零星出露,坡向0°,坡角30~45°,出口所在斜坡坡向约329°。
坡度约70~90°基岩大面积裸露。
山坡目前处于稳定状态。
隧道出口端附近有乡村简易道路通过,交通条件较为便利,进口端在山腰,交通不便,需修建几公里的进场便道。
2、地层岩性
根据勘察结果,结合地面地质调查,隧址区出露的地层主要有第四系坡积(Q4el+dl))黏性土、角砾石土及盆泥上统高坡组(D3g)白云岩。
3、地质构造及地震
隧址区域内地质构造主要受XX背斜影响,该背斜分布在XX一带,主要由古生代地层组成,核部地层为泥盆系,翼部为石炭系、二叠系、三叠系地层。
两侧为近南北向断裂截切破坏。
褶皱轴向近南北,在其翼部发育一系列的次级褶皱,隧址区域岩层产状约220°∠4°、239°∠5°、190°∠5°。
根据国家《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)附录A公布的资料,隧址区抗震设防烈度(基本烈度)为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s。
考虑工程的重要性,依据《公路抗震设计规范》(JTJ004-89)的相关规定,隧道按地震基本烈度7度设防,其设计基本地震加速度a=0.10g,地震动反应谱特征周期T=0.35S。
4、水文地质条件
隧道区地下水较发育,主要为岩溶管道水,发育有多处溶洞及地下暗河,Y0021地下暗河是附近区域内地下水排泄的主要通道为,水量季节性变化明显,调查期间暗河流量50L/S。
地表水主要为大气降水形成的暂时性地表面流,主要顺坡向低洼处排泄,部分沿节理裂隙、溶蚀裂隙下渗补给地下水。
根据初勘水质分析资料,地下水对混凝土无腐蚀性,Y0021暗河埋藏深度较大,对本隧道无影响。
5、工程地质
本隧道主要围岩等级有III、IV和V级三种,具体分段见下表:
XX隧道分段长度表
分幅
分段编号
起始桩号
终止桩号
长度(m)
围岩等级
衬砌类别
左线
1
ZK265+252
ZK265+280
28
V
Smb
2
ZK265+280
ZK265+380
100
V
S-Vb
3
ZK265+380
ZK265+400
20
IV
S-IVa
4
ZK265+400
ZK265+750
350
IV
S-IVb
5
ZK265+750
ZK265+920
170
III
S-III
6
ZK265+920
ZK265+945
25
IV
S-IVb
7
ZK265+945
ZK266+000
55
V
S-Va
8
ZK266+000
ZK266+096
96
IV
S-IVb
9
ZK266+096
ZK266+136
40
IV
SJ-IVb
10
ZK266+136
ZK266+190
54
IV
S-IVb
11
ZK266+190
ZK266+410
220
V
S-Vs
12
ZK266+410
ZK266+425
15
IV
S-IVb
13
ZK266+425
ZK266+936
511
III
S-III
14
ZK266+936
ZK266+976
40
III
SJ-III
15
ZK266+976
ZK267+591
615
III
S-III
16
ZK267+591
ZK267+701
110
IV
S-IVb
17
ZK267+701
ZK267+727
26
IV
S-IVa
18
ZK267+727
ZK267+768
41
V
S-Vb
19
ZK267+768
ZK267+772
4
V
Smb
右线
16
YK265+342
YK265+365
23
V
Smb
17
YK265+365
YK265+411
46
V
S-Vb
18
YK265+411
YK265+846
435
IV
S-IVb
19
YK265+846
YK265+942
96
V
S-Va
20
YK265+942
YK266+031
89
IV
S-IVb
21
YK266+031
YK266+071
40
IV
SJ-IV
22
YK266+071
YK266+142
71
IV
S-IVb
23
YK266+142
YK266+850
708
III
S-III
24
YK266+850
YK266+890
40
III
SJ-III
25
YK266+890
YK267+450
560
III
S-III
26
YK267+450
YK267+630
180
IV
S-IVb
27
YK267+630
YK267+692
62
V
S-Vb
合计
4870
XX隧道各级围岩统计表
序号
1
2
3
4
5
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
左线长度(m)
0
0
1336
736
448
右线长度(m)
0
0
1308
815
227
合计长度(m)
0
0
2644
1551
675
比例(%)
0.0
0.0
54.3
31.8
13.9
三、洞身开挖
3.1、开挖方法
主线Ⅲ级围岩和行车行人横洞采用全断面法开挖施工,Ⅲ级紧急停车带围岩和Ⅳ级围岩采用取上下台阶法开挖施工,Ⅴ级围岩采用上下短台阶法开挖施工。
Ⅲ级围岩采取凿岩台架钻孔,光面控制爆破施工;Ⅳ级和Ⅴ级围岩根据围岩具体情况采用人工配合多功能挖掘机进行开挖,同时辅以少量风枪钻孔控制爆破或风镐凿除。
3.2钻爆设计
(1)爆破全部采用光面爆破技术,设计参数见下表:
光面爆破参数表
参数
岩性
饱和单轴抗
压极限强度
Rb(MPa)
装药不偶
合系数
D
周边眼
间距
E(cm)
相对距
E/V
周边眼装
药集中度
q(kg/m)
软岩
≤30
2.00~2.50
30~50
0.5~0.8
0.07~0.15
中硬岩
30~60
1.50~2.00
45~60
0.8~1.0
0.20~0.30
硬岩
>60
1.2~51.5.
70~85
0.8~1.0
0.30~0.35
人工凿岩机打眼,装药采用人工装药,炸药选用2#岩石硝胺炸药(遇有水时选用乳化炸药),塑料非电毫秒雷管起爆,每循环进尺Ⅲ级围岩控制在3.0~3.6m之间,Ⅳ级围岩控制在2.5~3.0m之间,Ⅴ级围岩控制在1.0~1.5m之间,具体应视围岩情况定。
炮眼由掏槽眼、辅助眼、周边眼组成,其设计主要参数如下:
(2)掏槽眼
掏槽眼采用楔型掏槽形式,其布置见下图所示。
掏槽眼布置示意图
为提高爆破效果,在1号眼上下各打一个中空眼,中空眼采用水平钻机打眼,孔径=10cm,打眼深度一次可达10余米,既是中空眼也作为地质超前探孔。
(3)辅助眼
辅助眼布置参数为:
钻孔直径d=42mm;
炮孔间距a=70~90cm;
最小抵抗线W=70cm;
孔深=进尺长度+10cm;
药卷直径采用φ32mm。
为提高爆破效果,减少粉尘。
掏槽眼、辅助眼采用水压爆破新工艺,水压爆破装药结构见下图所示。
水压爆破装药结构示意图
(4)周边眼:
周边眼布置参数为:
炮眼直径d=38mm;
间距:
35~60cm,
孔深=进尺长度+10cm;
装药均采用φ20的小药卷间隔装药,装药结构见下图所示。
周边眼装药结构图
开挖前进行测量放样,采用全站仪和水平仪,标出开挖中线和标高,画出炮眼位置等。
在钻爆施工中,针对不同的围岩并结合施工现场情况要不断地进行优化,每一循环爆破后,对爆破效果评估,包括炮眼利用率、残留率、药量大小、装药结构、爆破深度、抛碴距离及碴块大小等,通过统计、评估优化爆破设计,从而提高爆破效果,减少对围岩的扰动,充分发挥爆破后围岩的自稳能力,确保施工安全,提高施工生产率。
(5)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩按照多打眼,少装药原则。
人行横洞和车行横洞的断面较小,采用中空直眼掏槽。
炮眼初步设计图见附图所示。
3.3出碴
出碴是影响进度的主要工序,合理地配备机械设备是提高效率的关键。
出碴作业流程:
爆破后进行通风排烟、排险、洒水降尘→装载机、自卸汽车就位→装碴→运碴→在专人指挥下进行卸碴。
爆破后,及时进行通风排烟和洒水降尘,炮响至少15min后,且掌子面的能见度达到要求时,方可安排人员进入排险。
通风采用压入式排风方式,软式风管距掌子面50米,降尘采用洒水降尘的方法,在距掌子面约20m和30m左右各设1道水幕降尘器,当点炮后人员撤离时打开阀门,炮响15min后关闭,以清除爆破等作业所产生的粉尘和溶解部分有害气体。
水幕降尘见下图所示。
当通风排烟、洒水除尘及排险结束,安排装载机、自卸汽车、挖掘机就位,进行出碴作业。
出碴采用装载机出碴,挖掘机配合,自卸汽车运碴的方案,作业见下图所示。
洞内出碴、运输作业示意图
四、洞身防排水工程施工
本合同段隧道结构防排水遵循“以排为主,防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则施工,特别要做好结构自身防水,对可能的渗水的位置进行引排和封堵,以达到建成后“洞内无渗漏水,安装孔眼不漏水,洞内路面不冒水、不积水”的标准。
(1)对岩石渗漏水预先进行有效引排处理。
具体做法:
大股水流用插管引导;较弱裂隙股水用塑料网格夹无纺布引导;大面积不严重渗水以PCE膨胀剂防水砂浆抹腻,将渗水集中,然后开槽引至洞内排水沟(池),经沉积后排出洞外。
(2)喷砼是结构防水的一道重要防线,要确保和围岩充分密贴。
采用湿喷砼,坑凹较大处增加铺设钢筋网,保证喷砼质量。
(3)按设计施作排水设施。
在初期支护和二次衬砼间环向设置与纵向Φ110HDPE排水管三通式联接Φ50软式透水管,将水引排至边墙脚,,然后通过横向Φ110HDPE排水管排入中央排水沟,将水引排至洞外,环向、横向按设计设置,路面砼面层和调平层之间设塑料盲管与路侧纵向排水管相连接排水。
管间连接均采用三通。
(4)铺挂ECB复合防水板。
初期支护与二次衬砌间的防水隔离层是隧道防水的一道重要防线,是处理大面积渗漏水的最佳途径。
设计采用ECB复合防水卷材作为防水隔离层。
施工要点如下:
①施作程序:
初期支护表面检查处理→材质检验→裁剪→吊带检查→地面焊接→铺挂→再焊接→焊缝自检→(补焊)→专检。
②施工工艺:
防水板的拼焊采用爬热合焊接的研铺挂工艺。
③施工方法:
采用热合焊接吊环铺设法。
防水板拼接采用ZPR-210V型自动行走式热合机双焊缝焊接,究,通过计算分析,优化机械设备配置,使机械设备性能相匹配,与施工能力协调搭接宽度不小于10cm,控制好热合机的温度和速度,避免漏焊或过焊。
先铺土工布,贴上衬垫,在初支喷砼上打统水泥钉,将预先焊接在防水板上的吊一挂在衬垫上。
防水板的铺设一次到位,先从拱顶向下铺起,最后与矮边墙防水板合拢。
在洞内焊接的环接缝及与矮边墙接缝均为薄弱环节,需加强检查,环接缝漏焊处用电烙铁补焊,丁字缝焊接困难易漏焊或焊缝强度不足,采取用焊胶打补丁的方法补强处理。
④质量保证
a、材质检验:
防水板材质必须经驻地监理和项目部试验工程师共同现场取样,外委有资质的检验机构检测。
b、焊缝检查:
焊缝宽度尺量检查。
焊缝强度应不低于母材,通过抽样试验检测。
防水板焊缝采用“气密性检验法”检查,检查方法:
用5号针头与压力表相接,脚踏式打气筒充气,充气时焊接检查孔会鼓起来,当压力达到0.15Mp并保持恒压力不少于2min,说明焊接良好;如压力下降,证明还有未焊接好之处,用肥皂水涂在焊缝上,产生气泡的地方即为焊接欠佳之处,可用电烙铁补焊,再次充气检查,直至不漏气时为合格。
c、固定间距的控制:
尺量检查,固定点间距拱部0.5~0.7m,侧墙1.0~1.2m,布置均匀;防水板吊环间距需根据其铺挂松驰率要求来确定。
d、直观检查:
铺挂后目测防水板大面平顺,固定点处防水板和初支表面密贴。
⑤防水板铺挂过程中的几点注意事项
a、防水板铺设施工是一项严格细致的工作,要有专业防水工班工作,并建立专业检查制度,施工前编制详细的作业指导书,并对操作人员进行严格的操作技术培训。
b、基面处理:
防水板铺挂前,应切除初支表面外露的锚杆头,初支表面砼棱角打平,凸凹不平处,用砂浆抹平处理,使跨深比不大于1/6;断面变化的阴角要圆顺过渡,以免扎破防水板。
c、防水层施工时,基面不得有明水;若有明水,沿初期支护表面环向布设软式透水盲管引排。
d、松驰率:
防水板环向松驰率经验值一般取10%,纵向松率一般取6%。
根据初期支护表面平整程度适当调整。
e、工中防护:
做好防水板铺挂成形地段防水板的保护,杜绝电焊作业损坏防水板,必要时,采用隔板进行有效隔离。
f、衬砌台车前方沿隧道纵向防水板铺挂长度一般要超前24m(2倍台车长度),形成铺挂段、检验段、二衬施工段流水作业。
(5)沉降缝和施工缝是结构自身防水的薄弱环节
沉降缝采用中埋式橡胶止水带,施工缝处采用S8V遇水膨胀型橡胶止水条止水。
①橡胶止水带的安装:
采用φ8钢筋卡和定位钢筋固定在定型档头板上,必须保证橡胶止水带质量,不扎孔,居中安装不偏不倒,准确定位,搭接良好,见下图止水条施工示意图。
②膨型止水条安设程序为:
清洗砼表面→涂刷氯丁粘结剂→粘贴止水条→砼钉固定→灌注新砼。
可在挡头模板中部环向钉1×2cm方木条,使二次衬挡头混凝土表面预留出止水条凹槽,再按上述程序施作将其固定在凹槽内。
(6)本隧道二次衬砌采用防水砼,防水等级不小于S8。
一要严格按批准配合比施工,确保FS-混凝土防水剂为水泥重量6%的掺量,确保砼品质;二要狠抓砼捣固关,确保其抗渗性能。
(7)对于围岩裂隙发育的富水段可在开挖前进行预注浆止水。
根据设计资料和施工阶段地质预报,对富水地段采用超前中空锚杆注浆加固地层并止水,或采用超前小导管进行预注浆止水。
通过注浆,浆液填充了岩层孔隙,堵塞了地下水的渗流通道,固结后的围岩成为第一道防水线。
施工时必须现场试验确定浆液的合理配比,严格控制注浆压力和注浆量标准,确保注浆效果。
(8)洞顶排水设施在进洞前施作,永临结合,出水口通畅,截水沟沟背凹坑采用粘土分层夯填密实,表面形成流水坡,使坡面水能顺利排入沟内。
及时施作路侧纵向排水管、沉砂井等到洞内排水设施,完善排水系统,顺利排出洞外。
五、二次衬砌整体钢模台车施工
5.1二衬施作时机的确定
二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。
围岩变形量较大,流变特性明显时,要加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。
围岩和初期支护变形基本稳定需符合下列条件:
(1)各测试项目的位移速率明显收敛,围岩基本稳定;
(2)已产生的各项位移,已达预计总变形量的80%~90%;
(3)周边位移速率小于0.1-0.2mm/d,或拱顶下沉速度小于0.07~0.15mm/d。
混凝土衬砌施工工艺流程如下图:
5.2二衬机械化施工设备配套技术
(1)机械设备配套
合理的机械选型、配套才能充分发挥机械效能,提高工作效率,加快衬砌速度,保证衬砌质量。
一流的质量,需要一流的设备。
一流的设备,就是能够满足施工生产的需要,能生产出一流的产品所需的最佳机械设备组合。
我们以此为原则通过多座类似的公路隧道衬砌施工的经验,并对所需的机械设备进行了认真的研究,通过计算分析,优化机械设备配置,使机械设备性能相匹配,与施工能力协调统一,隧道主要衬砌设备选型配套情况见下表。
隧道主要衬砌设备选型配套情况见下表。
序号
机械设备名称
单位
数量
说明
1
自动液压整体衬砌台车
台
4
长12延米
2
自动计量拌和站
套
2
全电脑控制有三个料仓,30m3/h以上
3
配料装载机
台
2
拌和站和碎石场各2台ZL50D
4
混凝土输送车
台
6
6m3
5
混凝土输送泵
台
2
HB60型
6
自制简易台车
台
8
用于钢筋绑扎、铺挂防水板及二衬表面整修
主要衬砌设备选型配套表
(2)保证衬砌作业连续性的措施
①合理配置机械设备,储备充足的机械设备易损件,做到设备有用有备;加强机械设备操作现场培训和设备检修保养。
②建立衬砌前的设备检查制度,设备有故障或能力不匹配不开盘
(3)衬砌台车调试、就位
①台车采用钢结构大模板,具有液压支拆模和电动走行系统,工厂制造后运至现场安装。
②施工作业示意见下图所示:
③台车拼装后的调试处置
台车模架、模板局部变形、加工尺寸偏差等是造成衬砌错台等衬砌外观质量问题的主要原因。
a、衬砌台车现场拼装完成后,必须在轨道上往返走行3~5次后,再拧紧固螺栓,并对部分连接部位加强焊接以提高台车的整体刚度。
b、检查台车尺寸部位是否准确,掌握加工偏差大小情况,必要时进行整修。
c、衬砌前对模板表面采用抛光机进行彻底打磨,清除锈斑,涂油防锈。
④台车就位
a、台车轨道布设控制标准:
调整轨道中心及标高,采用铁路P38钢轨,方木作枕木,底面直接置于已铺底或仰拱填充的砼地面上,保证台车平稳。
轨道平面位置和高程偏差控制均在±1cm以内,使模板中心线尽量同台车大梁中心重合,使台车在砼灌注过程中处于良好的受力状态。
b、定位方法:
采用五点定位法,即:
以衬砌圆心为原点建立平面坐标系,通过控制拱部模板中心点、拱部模板同墙部模板的两个铰接点、两墙部模板的底脚点来精确控制台车就位。
曲线上考虑内外弧长差引起的左右侧搭接长度的变化,以使弧线圆顺,减小接缝错台。
台车走行至立模位置,用侧向千斤顶调整至准确位置,并进行定位复测,直至调整到准确位置为止。
台车撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固,有无错动移位情况。
采用五点定位法检查模板是否翘曲或扭动,位置是否准确,保证衬砌净空,同时也易于克服衬砌环接缝处的错台。
为避免在浇注边墙砼时台车上浮,还必须在台车顶部加设木撑或千斤顶。
同时检查工作窗状况是否良好。
⑤外模、端模(挡头板)制作和安装
明洞衬砌采用Φ48钢管弯制弧形拱架固定外模,外模选用木板或竹胶板;端模(挡头板)选用5cm厚松木板制作,采用角钢U形卡和短方木固定,以适应端模尺寸的不规则性。
并在挡头板上钉木板条以便在混凝土端面预留出安装止水条的凹槽。
5.3二衬施工组织
(1)指挥协调
衬砌施工机械化程度高,作业环节多,任何一个环节出现问题都会造成质量隐患。
因此,必须加强指挥协调力度。
指挥协调人员定人、定岗,由项目部专业工程师总体负责,施工队全力协助。
衬砌台车、输送泵以及拌和站之间采用对讲机、电铃、口哨等工具进行有效联络,确保信息准确、及时传递。
(2)劳动力及设备组织
每个洞口成立一个衬砌综合班组。
分砼作业组、模板与预埋管件组、防水板铺挂组、砼养护和外表整修四个组。
实行定人定岗的班组长负责制,统一协调合作。
劳动力:
司机4人,砼工12人,木工6人,钢筋工6人。
共28人。
主要机械设备:
模板衬砌台车1台,砼搅拌输送车3台,砼输送泵1台,附着式、插入式捣固器各4台及其它小型机具设备。
5.4铺底及矮边墙施工
铺底和矮边墙混凝土先行浇注筑,便于台车就位和展开二次衬砌,并对改善洞内道路情况,营造良好施工环境。
矮边墙施工高度的确定:
经过对比分析并结合多条公路隧道的施工经验,矮边墙顶面比衬砌台车模板底边高5cm,此部分在灌注前用梯形木封堵密贴,以防漏浆。
这种方法易于实现台车的精确定位。
矮边墙施作时注意按设计布设纵向排水管、横向排水管及其与沉砂井的连接管,预留环向透水管沟和ECB防水板接头,以及设置预埋件和预留洞室等。
5.5预留洞室和预埋件的安置
隧道预留洞室和预埋件种类多、数量大,保证其尺寸和位置准确是衡量二衬质量的一个重要方面。
(1)钢筋砼衬砌地段,预留、预埋件固定在钢筋骨架上。
(2)无筋衬砌段采取的方法是在衬砌台车模板上钻孔用螺栓固定预留、预埋件。
其优点是费用低廉,易于操作。
(3)预埋钢管的设置
为保证通讯、电力线路穿线顺利,预埋钢管需把好以下工序质量:
①采用切割机切割;
②用钢锉锉平管口毛刺;
③弯管机弯制;
④接头采用套管连接,套管同预埋钢管之间焊接,并对焊缝作防锈蚀处理;
⑤管内穿铁线;
⑥预留洞室处钢管头应外露5mm,长短一致;
⑦管口在灌注前作临时封堵。
5.6防水砼质量控制
(1)二衬防水砼原材料质量控制:
使用反击破碎石机组生产碎石,通过调整筛孔尺寸,保证碎石的形
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