CN114991158B - 水下基床整平方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下基床平整的方法技术领域，具体地指一种水下基床整平方法。按照以下步骤进行：S1、于水下整平区域下放整平架，调节整平架至所需高度；S2、吊运浮箱平台至整平区域安装下料料斗；S3、浮箱平台和下料料斗移动到整平架内的第一块整平区间；S4、卵石石料经下料料斗下放到第一块整平区间；S5、调节浮箱平台至整平架的第二块整平区间进行卵石石料下放，依次进行直至整平架上的所有整平区间下料完成；S6、潜水员水下对卵石石料进行刮平，获取整平架内缺料的位置，移动浮箱平台至缺料位置进行卵石石料下放，直至整平架内所有整平区间完成整平工作。本发明的水下基床整平方法简单，占用空间小，成本低廉，操作简单且高效。

Description

水下基床整平方法

技术领域

本发明涉及水下基床平整的方法技术领域，具体地指一种水下基床整平方法。

背景技术

随着我国社会经济的不断发展，跨海越江隧道工程项目不断增多，沉管隧道以其地质适应能力强、两岸接线短、交通联系功能强、工期短、风险小等优点，在城市水下隧道工程中得到越来越广泛地应用。从沉管隧道垫层设计的发展及实例调查来看，沉管隧道基槽处理方法大致可分为先铺法和后铺法两大类，先铺法指先铺碎石垫层，后铺法包括喷砂法、压砂法、灌砂法、灌囊法和注浆法等方法。不同的施工工法适用条件不尽相同，需针对各种施工方法进行调研，结合施工现场实际情况，确定沉管基础处理方法。

先铺法隧道基床施工技术装备主要集中于三类，一类采用自升式平台作为载体，在平台甲板上安装或者水下吊挂铺设整平设备；另一类是抛石整平架技术，将一个带有铺设整平设备的大型钢制框架坐落在海床上作为载体，第三类是采用浮式整平船，通过在整平船上安装可旋转抛石管进行整平下料。自升式平台及抛石整平架设备体型巨大，无法兼顾内河航道运输与使用，施工装备成本投入巨大，维修维护代价高、自动化程度不高，自动化应用不足。浮式基床抛石整平船具有成本低、自动化程度高，方便现场快速组装的优点，但对于沉管隧道对接端处沉管基床整平，其施工水域狭小，仍然无法利用其进行整平。调研目前已有对接端整平的整平技术，对于后铺基床，其在沉管沉放安装完成后进行灌砂等方法达到标高。对于先铺法卵石基床，可在干环境进行整平施工，然后拆除坞门支护结构，但在拆除支护结构过程中存在杂物掉落破坏基床及水下打捞难以打捞干净等风险，因此，针对上述问题急需提供一种针对沉管对接端狭窄区域的高效高精度水下基床整平方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种水下基床整平方法。

本发明的技术方案为：一种水下基床整平方法，按照以下步骤进行：

S1、于水下整平区域下放整平架，调节整平架至所需高度；

S2、吊运浮箱平台至整平区域上方的水面处，安装下料料斗，使下料料斗的下料口伸入到整平架内；

S3、利用钢丝绳在堤岸上对浮箱平台进行位置调节，使下料口移动到整平架内的第一块整平区间；

S4、运料船运送卵石石料至浮箱平台附近水域向下料料斗输送卵石石料，卵石石料经下料料斗下放到第一块整平区间；

S5、待下放卵石石料达到第一块整平区间的设计土方量时，调节浮箱平台至整平架的第二块整平区间进行卵石石料下放，依次进行直至整平架上的所有整平区间下料完成；

S6、潜水员水下对卵石石料进行刮平，获取整平架内缺料的位置，移动浮箱平台至缺料位置进行卵石石料下放，直至整平架内所有整平区间完成整平工作。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S1中于水下整平区域下放整平架的方法包括：所述整平架是多根纵梁和多根横梁相互连接形成的方形框架结构，纵梁和横梁围成的区域即为整平区间，下放时将整平架保持水平缓慢下降到整平区域位置，使整平架上的整平区间与整平区域对齐。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S1中调节整平架至所需高度的方法包括：所述整平架的下端布置有多个液压支腿，当整平架下放到位后，驱动液压支腿调节整平架的竖向高度，使整平架的竖向高度为所需高度。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S2中吊运浮箱平台至整平区域上方的水面处，安装下料料斗的方法包括：将两组浮箱通过连接板连接为一体形成中间留有料斗卡槽的浮箱平台，将浮箱平台吊运到整平区域上方水面处，将下料料斗放置到料斗卡槽内，使下料料斗的下料口自然下垂到下方的整平架内。

根据本发明的一种水下基床整平方法，将下料料斗两侧的的卡接块分别卡接在料斗卡槽两侧的浮箱上，使下料料斗能够沿料斗卡槽的长度方向移动。

根据本发明的一种水下基床整平方法，下料料斗由下料口和钢管组成，顶部钢管与下料口焊接成整体，底部钢管直径略小于顶部钢管，采用钢丝绳连接至下料口，使下料料斗能调节整平高度。

下料料斗能够调节高度可以适应不同深度的水域要求，能够适用于各种整平河床高度。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S3中利用钢丝绳在堤岸上对浮箱平台进行位置调节的方法包括：在浮箱平台的四角分别设置挂耳，在堤岸上对应浮箱平台四角的位置布置四组卷扬机，四组卷扬机分别通过钢丝绳与对应的挂耳连接，通过四组卷扬机张拉钢丝绳协同配合调节浮箱平台的位置。

根据本发明的一种水下基床整平方法，位于浮箱平台长度方向一侧的两根钢丝绳交叉布置。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S5中，通过第一块整平区间的面积以及对应该第一块整平区间的液压支腿的伸出长度计算第一块整平区间的设计土方量。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S6中获取整平架内缺料的位置的方法包括：通过多波束扫描测量以及潜水员潜水探查的方式获取整平区间的缺料位置。

根据本发明的一种水下基床整平方法，所述步骤S4中运料船运送卵石石料至浮箱平台附近水域向下料料斗输送卵石石料的方法包括：运料船运送卵石石料至浮箱平台附近水域，运料船的皮带出口衔接下料料斗的上端，通过皮带将运料船上的卵石石料输送至下料料斗内。

本发明的优点有：1、本发明通过下放整平架至整平区域内，对整平区域进行分块处理，浮箱平台支撑下料料斗进行卵石下料，整个施工方法无需采用大型的吊装设备和下料船等结构，调节和下料都极为方便，施工效率极高，操作难度极小；

2、本发明的整平架结构简单，对整平区域的分块准确，方便了对整平区域的下料计算和操作，整平架的下放和回收也比较简单，制作成本低廉；

3、本发明通过设置多个液压支腿对整平架进行高度调节，使整平架的高度达到设计标高，调节方式简单方便，能够有效确保下料标高，极大程度提高了基床整平的效果；

4、本发明的浮箱平台构筑结构简单，制造成本低廉，且便于调节，浮箱平台中间的料斗卡槽便于放置下料料斗，料斗卡槽也能够方便下料料斗的位置调节，使其能够与运料船对接；

5、本发明的下料料斗是通过两侧的卡接块卡接在浮箱上，下料料斗能够在料斗卡槽内移动，以此来进行小范围的调节，这种调节一是能够使下料口在整平区域的下料更加均匀，二是能够适应运料船的位置移动，避免出现因为晃动导致的对接不匹配的问题；

6、本发明通过四组钢丝绳对浮箱平台进行位置调节，四组钢丝绳通过堤岸上的卷扬机进行张拉，调节的方式简单，涉及到的设备价廉易得，成本极为低廉；

7、本发明将浮箱平台长度方向一侧的两根钢丝绳交叉布置，这样能够使浮箱平台的调节更加稳定，不会出现大幅度的晃动，位置调节更为精确；

8、本发明通过整平架进行整平区域的分块，每块整平区间的设计土方量都可以通过整平区间的面积以及对应该整平区间的液压支腿的伸出长度计算得到，计算方法简单，可快速获取对应的设计土方量；

9、本发明获取缺料位置的方式是通过自动扫描和潜水探查的方式进行，可极为精准的获取整平区域的缺料情况以及位置，避免出现下料不准确导致的缺料问题，使基床整平效果更好；

10、本发明是通过皮带运料船进行卵石石料输送的，输送方式简单，且皮带运料船处于浮箱平台的宽度方向一侧，方便出料，皮带与下料料斗的对接更为方便。

本发明的水下基床整平方法简单，占用空间小，成本低廉，操作简单且高效，有效解决了沉管对接端狭窄区域水下基床整平施工难度大的问题，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的浮箱平台、下料料斗和整平架布置结构示意图；

图2：本发明的浮箱平台操作示意图；

图3：本发明的整平流程示意图；

其中：1—整平架；2—液压支腿；3—浮箱平台；4—下料料斗；5—下料口；6—料斗卡槽；7—卡接块；8—钢丝绳；9—卷扬机；10—液压系统；11—运料船；12—皮带；13—连接板；14—挂耳。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本申请提供一种水下基床整平方法，主要应用在沉管对接端的狭窄区域，由于沉管对接端狭窄区域位置空间狭小，大型的下料设备难以进场，或者是难以调节移动，不好布置，因此本申请提供一种整平方法，在狭窄区域可以很方便的进行下料以及调节。本申请的整平方法对整平区域进行了分块，通过单独对每块整平区间进行下料，能够精确的控制下料的土石方，使下料的卵石石料刚好对基床进行整平，下料简单的同时能够最大程度节省石料，基床整平的效果极好。

具体的本申请的水下基床整平方法按照以下步骤进行：

S1、于水下整平区域下放整平架1，调节整平架1至所需高度；

整平架1本身不具有对基床整平的功能，整平架1下放的目的是将整平区域分割为多个整平区间，即将整平区域进行分块，使后续的下料能够针对性的分块处理，这种分块处理的方式简单、高效，对卵石石料的利用率高，成本低廉；

调节整平架1至所需高度，标识出下料所处的整平高度，可以对下料提供良好的指导意义。

S2、吊运浮箱平台3至整平区域上方的水面处，安装下料料斗4，使下料料斗4的下端伸入到整平架1内；

浮箱平台3是作为下料料斗4的支撑平台，也可以作为人员操作的平台结构，浮箱平台3结构简单小巧，方便在狭窄区域内的移动调节，用于支撑下料料斗4，可很好的完成下料过程，后续使用完成后，回收起来可以进行重复利用；

下料料斗4的下料口5伸入到整平架1内，整平架1对整平区域进行了分块，实际上就是下料料斗4直接在整平区间内进行下料整平，下料的位置更加准确，石料的利用率更高。

S3、利用钢丝绳8在堤岸上对浮箱平台3进行位置调节，使浮箱平台3和下料料斗4移动到整平架1内的第一块整平区间；

利用钢丝绳8对浮箱平台3进行调节，浮箱平台3本身没有动力设备，通过堤岸上的钢丝绳8进行调节，因此浮箱平台3只需要承载下料料斗4即可，无需承载大量施工人员等，浮箱平台3可以做的很小，结构成本极为低廉；

浮箱平台3位于即将下料的第一块整平区间的正上方，下料通过下料料斗4的下料口5进入到第一块整平区间内，下料迅速，不容易堵塞。

S4、运料船11运送卵石石料至浮箱平台3附近水域向下料料斗4输送卵石石料，卵石石料经下料料斗4下放到第一块整平区间；

卵石石料统一通过运料船11运送到浮箱平台3的附近区域，然后直接输送到下料料斗4内，浮箱平台3无需对卵石石料进行承载，施工简单。

S5、待下放卵石石料达到第一块整平区间的设计土方量时，调节浮箱平台3至整平架1的第二块整平区间进行卵石石料下放，依次进行直至整平架1上的所有整平区间下料完成；

本申请的整平方法是一个整平区域一个整平区域的进行，整平的效果好，调整方法也简单。

S6、潜水员水下对卵石石料进行刮平，获取整平架1内缺料的位置，移动浮箱平台3至缺料位置进行卵石石料下放，直至整平架1内所有整平区间完成整平工作；

通过反复确认和刮平处理，能够使最后的整平效果达到预定的设计需求。

在本申请的一些实施例中，对于整平架1的下放进行了优化，具体的如图1所示，整平架1是多根纵梁和多根横梁相互连接形成的方形框架结构，本实施例的整平架1包括三根纵梁，三根纵梁间隔布置，相邻两根纵梁之间设置有多根横梁，横梁和纵梁围成的区域即为整平区间，纵梁和横梁最后在整平区域内形成了垄沟。

整平架1是方形的框架结构，下放时，只需要通过小型的运输船运输到整平区域所处水域，然后将整平架1沿水平方向缓慢下放到整平区域的基床上即可，使整平架1上的整平区间与整平区域对齐。

在本申请进一步的实施例中，对整平架1的调节方法进行了优化，整平架1的下端布置有多个液压支腿2，当整平架1下放到位后，驱动液压支腿2调节整平架1的竖向高度，使整平架1的竖向高度为所需高度。

堤岸上布置有液压系统10，通过液压系统10控制整平架1上的液压支腿2进行高度调节，调节方式简单，能够快速调节整平架1至所需的高度。

在本申请的另外一些实施例中，对上述步骤S2中吊运浮箱平台3至整平区域上方的水面处，安装下料料斗4的方法进行了优化，具体的将两组浮箱通过连接板13连接为一体形成中间留有料斗卡槽6的浮箱平台3，将浮箱平台3吊运到整平区域上方水面处，将下料料斗4放置到料斗卡槽6内，使下料料斗4的下料口5自然下垂到下方的整平架1内。

本实施例构建的浮箱平台3结构小巧，通过两组浮箱即可实现平台支撑功能，另外两组浮箱通过连接板13连接在一起，两组浮箱之间留有料斗卡槽6，下料料斗4放置到料斗卡槽6内，刚好处于两组浮箱的中间位置，下料料斗4的稳定性得到了保证。

在本申请的一些实施例中，对于下料料斗4与浮箱的连接结构进行了优化，下料料斗4的两侧设置有卡接块7，两侧的卡接块7分别卡接在料斗卡槽4两侧的浮箱上，使下料料斗4能够沿料斗卡槽6的长度方向移动。

下料料斗4能够在料斗卡槽6内移动，以此来进行小范围的调节，这种调节一是能够使下料口5在整平区间内的下料更加均匀，二是能够适应运料船11的位置移动，避免出现因为晃动导致的对接不匹配的问题。

在本申请的另一些实施例中，对上述步骤S3中利用钢丝绳8在堤岸上对浮箱平台3进行位置调节的方法进行了优化，如图1所示，本实施例在浮箱平台3的四角分别设置挂耳14，在堤岸对应浮箱平台3四角的位置对应布置四组卷扬机9，四组卷扬机9分别通过钢丝绳8与对应的挂耳14连接，通过四组卷扬机9张拉钢丝绳8协同配合调节浮箱平台3的位置。

实际安装时，操作员E将四根钢丝绳8挂在挂耳14上，操作员A、B、C和D分别控制一组卷扬机9，操作员A、B、C和D配合调节浮箱平台3的位置，可以在测量设备的测量下，进行指导控制。

在本申请的进一步实施例中，对于钢丝绳8的布置进行了优化，本实施例对于浮箱平台3长度方向一侧的两根钢丝绳8进行交叉布置(如图2中的A和B对应的钢丝绳是交叉的，C和D对应的钢丝绳是交叉的)。这样的布置结构，能够使浮箱平台3的调节更加稳定，不会出现大幅度的晃动，使下料料斗4下料更为精确。

在本申请的一些实施例中，本实施例对于下料的土石方量进行了优化，本实施例的每一块整平区间的设计土石方量是通过计算得到的，通过整平区间的面积以及对应该整平区间的液压支腿2的伸出长度计算该整平区间的设计土方量。

整平区间的面积是固定的，通过整平架1的结构即可获得，液压支腿2的伸出长度也是可以得到的，控制液压支腿2伸出的过程中即可得到伸出长度。通过这种方法可以很快速的计算出整平区间的设计土石方量，使整个下料土石更加精确，避免土石的浪费。

在本申请的另一些实施例中，本实施例对于步骤S6中获取整平架1内缺料位置的方法进行了优化，具体的本实施例通过多波束扫描测量以及潜水员潜水探查的方式获取整平区间的缺料位置。本实施例的方法可极为精准的获取整平区域的缺料情况以及位置，避免了出现下料不准确导致的缺料问题，使基床整平效果更好。

在本申请的一些实施例中，本实施例对于上述步骤S4中运料船11运送卵石石料至浮箱平台3附近水域向下料料斗4输送卵石石料的方法进行了优化，本实施例采用的运料船11是带有皮带12的皮带运料船，运料船11运送卵石石料至浮箱平台3附近水域，运料船11的皮带12出口衔接下料料斗4的上端，通过皮带12将运料船11上的卵石石料输送至下料料斗4内。

运料船11处于浮箱平台3的宽度方向一侧，通过皮带12将石料输送到下料料斗4中，由于料斗卡槽6是沿浮箱平台3宽度方向布置的，因此下料料斗4可以在浮箱平台3宽度方向上移动，以此来适应皮带12的下料，避免由于浮箱平台3或是运料船11的晃动导致下料不准出现抛洒的问题。

本申请的水下基床整平方法具体的按照以下步骤进行：如图3所示，

第一步：将水下整平架1吊装至需整平区域；

第二步：通过液压系统10控制液压支腿2的伸出长度，调节整平架1至所需高度；

第三步：将浮箱平台3吊放至整平区域；

第四步：调节下料口5长度，将下料料斗4吊放至浮箱平台3的料斗卡槽6中；

第五步：操作手A、B、C、D开启岸堤卷扬机9，放出钢丝绳8由操作手E连接至浮箱平台3上的挂耳14上，用于控制浮箱平台3位置；

第六步：指挥人员通过卫星定位系统指挥操作手A、B、C、D将浮箱平台3绞移定位至第一块整平区间；

第七步：通过对整平区域分格，计算每个整平区间所需设计方量，运料船11的皮带12口对准下料料斗4的进料口，对第一块整平区间进行下料，达到设计方量停止下料；

第八步：将浮箱平台3绞移至第二块整平区间，重复上述第七步，直至所有整平区间(即整平区域划分的网格点)全部下料完成；

第九步：潜水员水下对卵石料进行刮平；

第十步：通过多波束扫测及潜水探摸，确定缺料位置，将浮箱平台3移至补料位置，再次进行下料，潜水员再次进行刮平，直至所有缺料位置全部完成补料及刮平工作；

第十一步：将下料料斗4、浮箱平台3、整平架1吊至堤岸，完成水下整平工作。

本申请的浮箱平台3的长度方向如图2中的左右方向，浮箱平台3的宽度方向如图2中的上下方向，料斗卡槽6的长度方向为浮箱平台3的宽度方向。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种水下基床整平方法，其特征在于：按照以下步骤进行：

S1、于水下整平区域下放整平架(1)，调节整平架(1)至所需高度；

S2、吊运浮箱平台(3)至整平区域上方的水面处，安装下料料斗(4)，使下料料斗(4)的下料口(5)伸入到整平架(1)内；

S3、利用钢丝绳(8)在堤岸上对浮箱平台(3)进行位置调节，使下料口(5)移动到整平架(1)内的第一块整平区间；

S4、运料船(11)运送卵石石料至浮箱平台(3)附近水域向下料料斗(4)输送卵石石料，卵石石料经下料料斗(4)下放到第一块整平区间；

S5、待下放卵石石料达到第一块整平区间的设计土方量时，调节浮箱平台(3)至整平架(1)的第二块整平区间进行卵石石料下放，依次进行直至整平架(1)上的所有整平区间下料完成；

S6、潜水员水下对卵石石料进行刮平，获取整平架(1)内缺料的位置，移动浮箱平台(3)至缺料位置进行卵石石料下放，直至整平架(3)内所有整平区间完成整平工作；

所述步骤S2中吊运浮箱平台(3)至整平区域上方的水面处，安装下料料斗(4)的方法包括：将两组浮箱通过连接板(13)连接为一体形成中间留有料斗卡槽(6)的浮箱平台(3)，将浮箱平台(3)吊运到整平区域上方水面处，将下料料斗(4)放置到料斗卡槽(6)内，使下料料斗(4)的下料口自然下垂到下方的整平架(1)内。

2.如权利要求1所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：所述步骤S1中于水下整平区域下放整平架的方法包括：所述整平架(1)是多根纵梁和多根横梁相互连接形成的方形框架结构，纵梁和横梁围成的区域即为整平区间，下放时将整平架(1)保持水平缓慢下降到整平区域位置，使整平架(1)上的整平区间与整平区域对齐。

3.如权利要求1或2所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：所述步骤S1中调节整平架(1)至所需高度的方法包括：所述整平架(1)的下端布置有多个液压支腿(2)，当整平架(1)下放到位后，驱动液压支腿(2)调节整平架(1)的竖向高度，使整平架(1)的竖向高度为所需高度。

4.如权利要求1所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：将下料料斗(4)两侧的卡接块(7)分别卡接在料斗卡槽(6)两侧的浮箱上，使下料料斗(4)能够沿料斗卡槽(6)的长度方向移动。

5.如权利要求1所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：所述步骤S3中利用钢丝绳(8)在堤岸上对浮箱平台(3)进行位置调节的方法包括：在浮箱平台(3)的四角分别设置挂耳(14)，在堤岸布置四组卷扬机(9)，四组卷扬机(9)分别通过钢丝绳(8)与对应的挂耳(14)连接，通过四组卷扬机(9)张拉钢丝绳(8)协同配合调节浮箱平台(3)的位置。

6.如权利要求5所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：位于浮箱平台(3)长度方向一侧的两根钢丝绳(8)交叉布置。

7.如权利要求3所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：所述步骤S5中，通过第一块整平区间的面积以及对应第一块整平区间的液压支腿(2)的伸出长度计算第一块整平区间的设计土方量。

8.如权利要求1所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：所述步骤S6中获取整平架(1)内缺料的位置的方法包括：通过多波束扫描测量以及潜水员潜水探查的方式获取整平区域的缺料位置。

9.如权利要求1所述的一种水下基床整平方法，其特征在于：所述步骤S4中运料船运送卵石石料至浮箱平台(3)附近水域向下料料斗(4)输送卵石石料的方法包括：运料船(11)运送卵石石料至浮箱平台(3)附近水域，运料船(11)的皮带(12)出口衔接下料料斗(4)的上端，通过皮带(12)将运料船(11)上的卵石石料输送至下料料斗(4)内。

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