CN214832698U - 一种预制桩沉桩设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预制桩沉桩设备，该沉桩设备包括可移动式的设备平台，设备平台的中心安装有植桩装置，设备平台上设有起吊装置和钻孔架底座；钻孔架底座上安装有钻孔架平台，钻孔架平台上铰接竖立有主桅杆，主桅杆上设有两个用于带动钻杆旋转的钻机主机；钻孔架平台上还安装有通过钢丝绳与钻机主机相连接用于带动钻机主机沿主桅杆导向上下移动的卷扬机和用于为设备上所有用电单位配电的配电箱；主桅杆铰接有两根主桅杆支撑。其施工方法共包括八个工艺步骤。本实用新型施工设备少，占地面积小，并且施工效率高，工艺可靠，能够满足钻孔和植桩的工艺需求。

Description

一种预制桩沉桩设备

技术领域

本实用新型涉及桩基施工技术领域，特别是一种预制桩沉桩设备。

背景技术

现有的预制桩植桩工艺都有两套大型的施工设备，一个桩架悬挂钻机组成桩机系统，进行钻孔扩底注浆，一个设备进行植桩。市场上针对该种设备目前流行两中施工工艺，其施工流程如下：

工艺一：桩架悬挂钻机的主桅杆相对较低，主桅杆悬挂1个钻机设备，采用钻机进行钻孔，当钻孔深度大于钻杆长度时，需要进行拼接和拆卸钻杆。由于主桅杆低，每次钻孔的深度有所限制，当钻孔深度较深时，需要拼接和拆除钻杆次数多，每次拼接和拆除过程繁琐，施工效率低。当钻孔、扩底、注浆完成后，需要移开桩机系统，吊桩设备移动到桩孔附近，起吊拼接成2节或数节的预制桩进行植桩。当桩植入完成后，需要将桩进行临时固定，移开吊装设备，再次将植桩系统移动到桩孔附近，采用钻孔设备进行送桩操作，把桩送到地面下桩顶标高的位置，植桩完成。

这种操作方式，钻杆拼接拆除复杂，在吊装设备植桩过程中，桩机系统处于停滞状态，没有充分发挥桩机系统的施工效率，设备使用率低，施工效率较低。

工艺二：桩架悬挂钻机的主桅杆较高，主桅杆悬挂2个钻机设备，每个钻机设备可以预先安装好钻杆，由于主桅杆较高，预拼接的钻杆较长，2个钻机悬挂的钻杆总长度可以满足钻孔深度的需求。钻孔期间拼接和拆除钻杆的时间大幅度降低。桩机系统完成钻孔后也需要移开桩机系统，并将植桩设备移动到桩孔附近进行单节桩的植桩。

以上两种工艺都是钻孔和植桩分开，采用两套大型的设备分别进行钻孔和植桩操作，需要设备多，占地面积大，施工效率低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供施工设备少，占地面积小，施工效率高，并且施工质量可靠的一种预制桩沉桩设备。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种预制桩沉桩设备，包括可移动式的设备平台，设备平台的中心安装有用于植桩的植桩装置，并且该设备平台上位于植桩装置的一侧设有能360度旋转用于起吊预制桩的起吊装置，该设备平台上位于植桩装置的另一侧固定安装有钻孔架底座；钻孔架底座上安装有能360度旋转的钻孔架平台，该钻孔架平台上铰接竖立有主桅杆，主桅杆上周向相距45度地设有两个用于带动钻杆旋转的钻机主机；钻孔架平台上还安装有通过钢丝绳与钻机主机相连接用于带动钻机主机沿主桅杆导向上下移动的卷扬机和用于为设备上所有用电单位配电的配电箱；主桅杆铰接有两根用于支撑主桅杆并能通过伸长或缩短来调节主桅杆垂直度的主桅杆支撑。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的设备平台包括长方形结构的平台主板以及安装在该平台主板底面具有行走功能的四个行走船；四个行走船包括对应安装在平台主板底面两条短边处的两个行走长船和对应安装在平台主板底面两条长边中心处的两个行走短船；植桩装置、起吊装置和钻孔架底座均安装在平台主板上，并且该平台主板上在安装有起吊装置的一侧还固定安装有两个用于配重的配重块。

上述的平台主板的中心开有用于钻孔和植桩通过的正方形植桩孔，植桩装置包括安装在植桩孔左右两侧的两个植桩架以及安装在两个植桩架上用于夹紧预制桩的夹桩油缸和用于植桩的植桩油缸。

上述的起吊装置包括底部带有转盘的起吊操作台和安装在该起吊操作台上的可伸缩吊臂，可伸缩吊臂上安装有用于吊起预制桩的吊钩；起吊操作台安装在平台主板上靠近一条短边的一侧。

上述的钻孔架平台包括钻孔平台和安装在该钻孔平台下方用于带动钻孔平台旋转的钻孔架转盘；钻孔架转盘的底面固定安装在钻孔架底座上；主桅杆、配电箱和卷扬机均设置在钻孔平台上。

上述的钻孔平台底面的水平高度高于植桩装置的最高点；主桅杆支撑的上端铰链在距离主桅杆顶端四分之一的长度处，主桅杆支撑的下端连接有伸缩油缸，该伸缩油缸安装在钻孔平台上。

上述的主桅杆上成型有两道沿主桅杆的高度方向延伸的导向滑轨，钻机主机上安装有与主桅杆的导向滑轨滑动导向配合的滑块。

两个钻机主机中的一个为一号钻机主机，两个钻机主机中的另一个为二号钻机主机，相应地，卷扬机包括通过钢丝绳带动一号钻机主机上下移动的一号卷扬机和通过钢丝绳带动二号钻机主机上下移动的二号卷扬机；钻杆为外周面间隔设有搅拌叶片的空心钻杆，并且安装在一号钻机主机上的钻杆的底端配装有带有扩底功能的扩大翼钻头。

发明创新点及优点为：

1）本实用新型的设备在具有钻孔、扩底和注浆的钻孔功能的同时还具有植桩功能。改变了其它预制桩植桩工艺采用的成孔、植桩各采用一台设备的施工理念，大幅度降低了施工成本。所需施工设备少，减少了施工设备对施工场地的碾压，保护施工场地，有利于施工质量和施工进度。

2）钻孔架平台可以进行360度的旋转，能保证两个钻机主机的中心与植桩装置的中心同心。这样只需通过旋转钻孔架平台就可以进行拆拼钻杆，不需要设备平台进行移动调整。方便快捷，大幅度提高施工效率。

3）悬挂两个钻机主机，可以预先将钻杆安装到钻机主机上，从而能大幅度地减少钻孔期间钻机主机与钻杆的拼接和拆卸时间，提高施工效率。

4）钻孔、扩底及注浆后，马上就可进行植桩，改变了传统的植桩工艺需要移走桩机系统，再将植桩设备移过来植桩的模式，减少了水泥浆的凝固时间，保证了施工质量。

附图说明

图1是本实用新型的正视结构示意图；

图2是本实用新型的立体结构示意图；

图3是本实用新型的施工状态图之一；

图4是本实用新型的施工状态图之二；

图5是本实用新型的施工状态图之三；

图6是本实用新型的施工状态图之四；

图7是本实用新型的施工状态图之五；

图8是本实用新型的施工状态图之六；

图9是本实用新型的施工状态图之七；

图10是本实用新型的施工状态图之八。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

图1至10是本实用新型的结构及其施工状态示意图。

其中的附图标记为：配电箱D、钻孔架底座M、配重块P、预制桩Z、设备平台1、平台主板11、行走长船12、行走短船13、植桩装置2、植桩架21、起吊装置3、起吊操作台31、可伸缩吊臂32、吊钩33、钻孔架平台4、钻孔平台41、钻孔架转盘42、主桅杆5、钻机主机6、滑块6a、一号钻机主机61、二号钻机主机62、卷扬机7、一号卷扬机71、二号卷扬机72、主桅杆支撑8、钻杆9、搅拌叶片91、扩大翼钻头92。

现有技术中，预制桩的植桩工艺普遍都采用两套大型的施工设备完成，两套施工设备中包括一套桩机设备和一套植装设备。两套大型设备分别进行钻孔和植桩操作，需要设备多，占地面积大，并且两套大型设备在施工场地来回进出，不仅浪费时间，施工效率低，而且还会对施工场地进行重复碾压，造成周围环境的破坏。

本实用新型公开了一种预制桩沉桩设备，该沉桩设备在具有成孔功能的同时还具备植桩的功能，它包括一个前后左右都可以移动的可移动式设备平台1，该设备平台1的中心开有用于钻孔和植桩通过的正方形植桩孔，并且该设备平台1上位于植桩孔处固定安装有用于植桩的植桩装置2，设备平台1上位于植桩装置2的左侧安装有能够进行360度旋转的起吊装置3。起吊装置3用于起吊预制桩Z，并把起吊的预制桩Z运送至植桩装置2上，由植桩装置2进行植桩。设备平台1上位于植桩装置2的右侧固定安装有钻孔架底座M，钻孔架底座M上安装有钻孔架平台4，钻孔架平台4也能够作360度的旋转。钻孔架平台4上安装有用于钻孔的钻孔装置，钻孔装置安装在钻孔架平台4上可以整体随钻孔架平台4同步旋转。钻孔装置包括安装在钻孔架平台4上靠近植桩装置2的一端的主桅杆5以及安装在该主桅杆5上的两个钻机主机6。主桅杆5的根部以铰接的方式竖立安装在钻孔架平台4上，两个钻机主机6在主桅杆5上呈周向相距45度地设置。钻机主机6用于带动钻杆9旋转钻孔，并且钻机主机6能在主桅杆5的导向下沿主桅杆5上下移动。两个钻机主机6的优点在于：当一个钻机主机6带动一节钻杆9工作时，另一个钻机主机6就可以与另一节钻杆9进行连接或拆卸，从而可以节约钻机主机6与钻杆9安装或拆卸的时间。两个钻机主机6在主桅杆5上的上下移动是靠卷扬机7来带动的，卷扬机7也固定安装在钻孔架平台4上，并通过钢丝绳与钻机主机6相连接。钻孔架平台4上还安装有用于为沉桩设备上所有用电单位提供电力的配电箱D。为了保证主桅杆5的稳定性，由图1和图2可以看出，主桅杆5铰接有两根用于支撑主桅杆5的主桅杆支撑8。为了保证主桅杆5的垂直度能够满足施工工艺的要求，本实用新型的主桅杆支撑8为一种可伸缩式的支撑杆总成件，其可以通过伸缩来调节自身的长度，以通过伸长或缩短的方式来调节主桅杆5的垂直度。

本实用新型将植桩装置2、起吊装置3和钻孔装置均安装在一个设备平台1上，一个设备就能够完成成孔和植桩工艺，占地面积小，施工效率高，并能保证施工质量，减少施工设备对施工场地的碾压，保护施工场地。

实施例中，本实用新型的设备平台1主要由平台主板11和四个具有行走功能的行走船组成。平台主板11为一块长方形的金属钢架板，四个行走船安装在平台主板11的底面用于支撑平台主板11。四个行走船包括两个行走长船12和两个行走短船13，两个行走长船12对应安装在平台主板11的两条宽度边的底面处，而两个行走短船13则对应安装在平台主板11的两条长度边的底面，且位于该条长度边的中心处。行走长船12当与行走短船13配合时，能够使得设备平台1沿着行走长船12的长边方向进行移动。同理，行走短船13当与行走长船12配合时，能够使得设备平台1沿着行走短船13的长边方向进行移动。当本设备进行钻孔及植桩工作状态时，四个行走船均与地面紧密接触，以保证本设备的稳定性。

本实用新型的植桩装置2、起吊装置3和钻孔架底座M均安装在平台主板11上，并且该平台主板11上在安装有起吊装置2的一侧还固定安装有两个用于配重的配重块P。配重块P主要是对本设备进行平衡，保证本设备在行走及钻孔植桩工作状态中设备的重心能处在设备平台1的中心位置，使得受力均衡，保证安全。

实施例中，本实用新型所说的正方形植桩孔开在平台主板11的中心，植桩装置2包括安装在植桩孔左右两侧的两个植桩架21以及安装在两个植桩架21上用于夹紧预制桩Z的夹桩油缸和用于植桩的植桩油缸。

实施例中，本实用新型的起吊装置3包括底部带有转盘的起吊操作台31和安装在该起吊操作台31上的可伸缩吊臂32，可伸缩吊臂32上安装有用于吊起预制桩Z的吊钩33；起吊操作台31安装在平台主板11上的左边，即靠近平台主板11左侧的一条短边处。起吊操作台31利用其底部安装的转盘，可以进行360度的旋转，从而使可伸缩吊臂32伸向不同的方向。

实施例中，本实用新型的钻孔架平台4包括钻孔平台41和安装在该钻孔平台41下方用于带动钻孔平台41旋转的钻孔架转盘42。钻孔架转盘42的底面固定安装在钻孔架底座M上；主桅杆5、配电箱D和卷扬机7均设置在钻孔平台41上。为了保证钻孔架平台4的重心平衡，由各图中都可以看出，钻孔平台41上在与安装主桅杆5相对的另一端安装有钻孔架配重块。

实施例中，钻孔平台41底面的水平高度高于植桩装置2的最高点。钻孔架平台4安装在钻孔架底座M上，使得钻孔平台41的底面高于植桩装置2的最高点，这样在钻孔架转盘42旋转时，就能保证钻孔平台41以及安装在该钻孔平台41上的所有构件都不会受到任何阻挡。由图1可以看出，主桅杆支撑8的上端铰链在主桅杆5上，并靠近主桅杆5的顶端，其铰链点为距离主桅杆5顶端四分之一的长度处，即主桅杆5总长的四分之一处。主桅杆支撑8的下端设有伸缩油缸，利用伸缩油缸可以调节主桅杆支撑8的总长度，伸缩油缸的缸体安装在钻孔平台41上。

实施例中，本实用新型的主桅杆5上成型有两道沿主桅杆5的高度方向延伸的导向滑轨或导向滑槽，钻机主机6的底面安装有底板，该底板上安装有与主桅杆5的导向滑轨或导向滑槽滑动导向配合的滑块6a。通过滑块6a与导向滑轨或导向滑槽的滑动配合，可以保证钻机主机6上下移动的平稳性。

实施例中，为了方便叙述，我们将两个钻机主机6中的一个命名为一号钻机主机61，两个钻机主机6中的另一个命名为二号钻机主机62，相应地，卷扬机7包括通过钢丝绳带动一号钻机主机61上下移动的一号卷扬机71和通过钢丝绳带动二号钻机主机62上下移动的二号卷扬机72。两个钻机主机6采用两个卷扬机7带动，相互间不受影响。本实用新型的钻杆9为外周面间隔设有搅拌叶片91的空心钻杆，搅拌叶片能够在土体钻动过程中将土体分散搅拌。钻杆9中空，内部设有用于供应液压和水浆的内部管路。由于第一节钻杆9需要钻取土体，因此安装在一号钻机主机61上的钻杆9的底端配装有带有扩底功能的扩大翼钻头92。扩大翼钻头92的内部也是空的，也设有用于供应液压和水浆的内部管路。扩大翼钻头92上还安装有受液压控制打开或收拢的扩大翼片，通过控制扩大翼片的打开，可以对钻孔的孔底部进行扩孔，形成桩端扩大头。

本实用新型还公开了一种预制桩沉桩设备的施工方法，该方法包括以下步骤：

1)、利用行走船将设备平台1行走至打桩位，并使正方形植桩孔的中心对准打桩位的中心，然后通过主桅杆支撑8调整好主桅杆5的垂直度后，利用一号钻机主机61带动配装有扩大翼钻头92的第一节钻杆9旋转的同时，通过一号卷扬机71控制一号钻机主机61沿主桅杆5平稳向下滑动，使第一节钻杆9钻入土体中，并且在第一节钻杆9钻入土体的过程中根据地质情况通过第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的内部管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；见图3。

2)、当第一节钻杆9钻入土体并且第一节钻杆9的顶端距离平台主板0.5米到1米高度时，停止钻孔，拆除一号钻机主机61与第一节钻杆9的连接，然后通过一号卷扬机71牵引一号钻机主机61沿主桅杆5向上滑动，使得一号钻机主机61与第一节钻杆9脱离；见图4。

3)、开动钻孔架平台4旋转45度，使二号钻机主机62带动第二节钻杆9转至第一节钻杆9的正上方后，利用快速接头将第二节钻杆9与第一节钻杆9拼接相连，然后在利用二号钻机主机62带动第二节钻杆9和第一节钻杆9旋转的同时，通过二号卷扬机72控制二号钻机主机62沿主桅杆5平稳向下滑动，使第二节钻杆9继续钻入土体中，并且在第二节钻杆9钻入土体的过程中根据地质情况通过第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的内部管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；在扩大翼钻头92达到设计标高后，二号卷扬机72再带动二号钻机主机62、第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92反复提升和下降数次进行洗孔操作，洗孔完成后，扩大翼钻头92的扩大翼片在内部液压系统的控制下进行打开，同时进行旋转和上下的扫动，使钻孔的底部扩底形成桩端扩大头部；见图5

4)、通过第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的内部管路将规定的水泥浆注入桩端扩大头部，在注入的过程中，二号卷扬机72带动二号钻机主机62、第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92进行提升和下降数次，直至将桩端扩大头部水泥浆注入完成后，扩大翼钻头92的扩大翼片在内部液压系统的控制下收扰；

5)、二号卷扬机72带动二号钻机主机62向上提升；二号钻机主机62在提升的同时带动第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92边提升边旋转，并通过第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的内部管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；当第二节钻杆9完全拔出钻孔后，停止旋转提升和注浆，并利用植桩装置2的夹桩油缸夹紧固定第一节钻杆9，然后拆除第二节钻杆9与第一节钻杆9的连接，再开动钻孔架平台4反向旋转45度，将一号钻机主机61与第一节钻杆9连接；见图6。

6)、一号钻机主机61与第一节钻杆9连接完成后，使夹桩油缸松开第一节钻杆9，一号卷扬机71带动一号钻机主机61向上提升，一号钻机主机61在提升的同时带动第一节钻杆9和扩大翼钻头92边提升边旋转，并通过第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的内部管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆，直至将第一节钻杆9和扩大翼钻头92拔出地面，并使得扩大翼钻头92的底部高于植桩装置2的顶部，见图7。然后再开动钻孔架平台4带动主桅杆5旋转90度，使得植桩装置2的上方无任何遮挡；见图8。

7)、利用起吊装置3将一节预制桩Z起吊垂直放于植桩装置2的两个植桩架21之间(见图9)，并利用植桩装置2的夹桩油缸夹住该节预制桩Z后，将起吊装置3与该节预制桩Z分离，并利用起吊装置3再去起吊另一节预制桩Z；同时夹桩油缸放松被夹紧预制桩Z的夹紧度，并利用植桩装置2的植桩油缸将放松夹紧度的预制桩Z植桩到已经注入有水泥浆的钻孔中，在被植预制桩Z的桩顶面距离设备平台1的平台主板11的板面0.8米至1米位置时，再用夹桩油缸夹住被植预制桩Z的顶部；

8)、将起吊的另一节预制桩Z与被植预制桩Z采用焊接或机械连接的方法固定相连成一体；连接完成后，植桩装置2将连接完成的预制桩Z继续沉入钻孔中，如此重复操作直至将全部预制桩Z沉入钻孔中。见图10

实施例中，起吊的第一节预制桩Z为桩身带有环状凸起的竹节桩，其余的预制桩Z为竹节桩、PHC管桩和复合配筋桩中的一种或多种。

本实用新型的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本实用新型的范围。

Claims (8)

1.一种预制桩沉桩设备,包括可移动式的设备平台，其特征是：所述设备平台(1)的中心安装有用于植桩的植桩装置(2)，并且该设备平台(1)上位于植桩装置(2)的一侧设有能360度旋转用于起吊预制桩(Z)的起吊装置(3)，该设备平台(1)上位于植桩装置(2)的另一侧固定安装有钻孔架底座(M)；所述的钻孔架底座(M)上安装有能360度旋转的钻孔架平台(4)，该钻孔架平台(4)上铰接竖立有主桅杆(5)，所述的主桅杆(5)上周向相距45度地设有两个用于带动钻杆(9)旋转的钻机主机(6)；所述的钻孔架平台(4)上还安装有通过钢丝绳与钻机主机(6)相连接用于带动钻机主机(6)沿主桅杆(5)导向上下移动的卷扬机(7)和用于为设备上所有用电单位配电的配电箱(D)；所述的主桅杆(5)铰接有两根用于支撑主桅杆(5)并能通过伸长或缩短来调节主桅杆(5)垂直度的主桅杆支撑(8)。

2.根据权利要求1所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：所述的设备平台(1)包括长方形结构的平台主板(11)以及安装在该平台主板(11)底面具有行走功能的四个行走船；四个所述的行走船包括对应安装在平台主板(11)底面两条短边处的两个行走长船(12)和对应安装在平台主板(11)底面两条长边中心处的两个行走短船(13)；所述的植桩装置(2)、起吊装置(3)和钻孔架底座(M)均安装在平台主板(11)上，并且该平台主板(11)上在安装有起吊装置(2)的一侧还固定安装有两个用于配重的配重块(P)。

3.根据权利要求2所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：所述的平台主板(11)的中心开有用于钻孔和植桩通过的正方形植桩孔，所述的植桩装置(2)包括安装在植桩孔左右两侧的两个植桩架(21)以及安装在两个植桩架(21)上用于夹紧预制桩(Z)的夹桩油缸和用于植桩的植桩油缸。

4.根据权利要求3所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：所述的起吊装置(3)包括底部带有转盘的起吊操作台(31)和安装在该起吊操作台(31)上的可伸缩吊臂(32)，所述的可伸缩吊臂(32)上安装有用于吊起预制桩(Z)的吊钩(33)；所述的起吊操作台安装在平台主板(11)上靠近一条短边的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：所述的钻孔架平台(4)包括钻孔平台(41)和安装在该钻孔平台(41)下方用于带动钻孔平台(41)旋转的钻孔架转盘(42)；所述的钻孔架转盘(42)的底面固定安装在钻孔架底座(M)上；所述的主桅杆(5)、配电箱(D)和卷扬机(7)均设置在钻孔平台(41)上。

6.根据权利要求5所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：所述的钻孔平台(41)底面的水平高度高于植桩装置(2)的最高点；所述的主桅杆支撑(8)的上端铰链在距离主桅杆(5)顶端四分之一的长度处，所述的主桅杆支撑(8)的下端连接有伸缩油缸，该伸缩油缸安装在钻孔平台(41)上。

7.根据权利要求6所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：所述的主桅杆(5)上成型有两道沿主桅杆(5)的高度方向延伸的导向滑轨，所述的钻机主机(6)上安装有与主桅杆(5)的导向滑轨滑动导向配合的滑块(6a)。

8.根据权利要求7所述的一种预制桩沉桩设备，其特征是：两个所述的钻机主机(6)中的一个为一号钻机主机(61)，两个所述的钻机主机(6)中的另一个为二号钻机主机(62)，相应地，所述的卷扬机(7)包括通过钢丝绳带动一号钻机主机(61)上下移动的一号卷扬机(71)和通过钢丝绳带动二号钻机主机(62)上下移动的二号卷扬机(72)；所述的钻杆(9)为外周面间隔设有搅拌叶片(91)的空心钻杆，并且安装在一号钻机主机(61)上的钻杆(9)的底端配装有带有扩底功能的扩大翼钻头(92)。

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