KR100995503B1 - 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물 및 흙막이 공법 - Google Patents

작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물 및 흙막이 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 굴착영역(1)의 경계선을 따라 근입된 제1열 엄지말뚝; 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 근입된 제2열 엄지말뚝(200); 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 상부를 상호 연결하는 연결부재(300); 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 설치된 흙막이 부재(10); 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 연결부재(300)의 상측에 설치된 바닥판(410);을 포함하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물을 제시함으로써, 작업통로의 형성에 의해 시공의 용이성 및 안전성을 확보하는 한편, 고심도의 터파기 작업을 수행하는 경우에도 지보재(Strut, Earth Anchor, Raker 등) 없이 배후토사의 토압에 충분히 저항하도록 하고, 흙막이 구조물의 전체적인 변위의 발생을 억제할 수 있도록 한다.
흙막이, 작업통로, 엄지말뚝

Description

작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물 및 흙막이 공법{SOIL RETAINING STRUCTURE AND METHOD FOR TWO ROWS PILE HAVING PASSAGE}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 작업통로가 형성되어 시공을 용이하게 하는 한편, 배후토사의 토압의 영향을 감소시켜 공기단축 및 공사비 절감효과를 얻을 수 있도록 하는 엄지말뚝 흙막이 공법에 관한 것이다.
엄지말뚝 흙막이 공법이란 개착식 흙막이 공법의 일종으로서, 일정간격으로 엄지말뚝(H-Pile)을 항타하거나 천공 후 삽입하는 방식에 의해 근입하고, 터파기를 진행하면서 토류판 등의 흙막이 부재를 엄지말뚝 사이에 끼워 넣어 벽체를 형성하는 공법을 말하며, 엄지말뚝 토류판 공법, 시트파일 공법, SCW, CIP 등이 이에 해당한다.
도 1은 종래의 흙막이 공법 중 엄지말뚝 토류판 공법에 의한 흙막이 구조물의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
이는 상호 홈부가 마주 보도록 수직하게 설치된 복수개의 엄지말뚝(H 빔)(1)과, 상기 홈부에 삽입지지되어 후방의 흙더미 등이 전방을 향하여 무너지는 것을 방지하기 위한 토류판(10)에 의해 구성된다.
토류판(10)으로는 소정 규격의 목재판 또는 강재판이 사용되며, 이를 적층하여 벽체를 형성하고, 그 적층된 토류판을 고정하기 위하여 끼움목(쐐기)을 설치한 구조를 채용하는 것이 일반적이었다.
이와 같은 종래의 엄지말뚝 흙막이 공법은 다음과 같은 점에서 문제로 지적되어 왔다.
첫째, 흙막이 구조물의 상부에 작업을 위한 별도의 통로가 형성되지 않으므로, 시공이 불편하고 안전사고의 위험이 크다는 점이다.
둘째, 고심도의 터파기 공사를 수행하는 경우, H 빔만으로는 배후토사의 토압에 저항할 수 없으므로, 이를 보강하기 위하여 많은 수의 지보재(Strut, Earth Anchor, Raker 등)를 사용해야 하는데, 이러한 방식은 비경제적일 뿐만 아니라, 작업공간의 확보를 어렵게 하고, 구조적으로 비효율적이므로 주변지반 침하의 우려가 있다는 점이다.
셋째, 종래의 공법에 의한 흙막이 구조물은 강성체로서 토류벽 역할을 할 수는 있으나, 상부두부 변위가 상대적으로 크게 발생하므로 배면부 지반의 이완이 크게 발생한다는 점이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작업통로의 형성에 의해 시공의 용이성 및 안전성을 확보하는 한편, 고심도의 터파기 작업을 수행하는 경우에도 지보재(Strut, Earth Anchor, Raker 등) 없이 배후토사의 토압에 충분히 저항하도록 하고, 흙막이 구조물의 전체적인 변위의 발생을 억제할 수 있도록 하는 흙막이 공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 굴착영역(1)의 경계선을 따라 근입된 제1열 엄지말뚝; 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 근입된 제2열 엄지말뚝(200); 상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 상부를 상호 연결하는 연결부재(300); 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 설치된 흙막이 부재(10); 상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 상기 연결부재(300)의 상측에 설치된 바닥판(410);을 포함하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물을 제시한다.
상기 작업통로(400)의 일측 또는 양측에는 안전펜스(420)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 연결부재(300)는 상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상부를 상호 연결하는 전후방향 연결부재(310)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 연결부재(300)는 상기 제1열 엄지말뚝(100)을 좌우방향으로 연결하는 제1열 좌우방향 연결부재(321); 상기 제2열 엄지말뚝(200)을 좌우방향으로 연결하는 제2열 좌우방향 연결부재(322);를 포함하고, 상기 제1열 좌우방향 연결부재(321)와 상기 제2열 좌우방향 연결부재(322)는 상기 전후방향 연결부재(310)에 의해 상호 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 굴착영역(1)의 경계선을 따라 제1열 엄지말뚝(100)을 근입하는 제1열 엄지말뚝 근입단계; 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 제2열 엄지말뚝(200)을 근입하는 제2열 엄지말뚝 근입단계; 상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 연결부재(300)에 의해 상부를 상호 연결하는 연결단계; 상기 굴착영역(1)을 굴착하면서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 흙막이 부재(10)를 설치하여 흙막이 구조물을 형성하는 흙막이 구조물 형성단계; 상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 상기 연결부재(300)의 상측에 바닥판(410)을 설치하는 작업통로 형성단계;를 포함하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 공법을 제시한다.
상기 작업통로(400)의 일측 또는 양측에 안전펜스(420)를 설치하는 안전펜스(420) 설치단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 흙막이 구조물 형성단계는 상기 작업통로(400)의 하측으로서 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에, 내측을 향하는 경사면(2)이 형성되도록 굴착하는 경사면 형성단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 경사면 형성단계는 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역이 안정된 사면을 형성하는 한계 심도(L)까지 내측으로 경사지게 굴착함과 아울러, 상기 굴착영역(1)을 상기 한계 심도(L)까지 굴착하는 것이 바람직하다.
상기 경사면 형성단계는 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역 및 상기 굴착영역(1)을 1차 설계 심도(H1)까지 굴착하면서, 상기 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에 제2열 흙막이 부재(20)를 설치하여 제2열 흙막이 구조물을 형성하는 제2열 흙막이 구조물 형성단계; 상기 1차 설계 심도(H1) 이하에서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역이 안정된 사면을 형성하는 2차 설계 심도(H2)까지 내측으로 경사지게 굴착함과 아울러, 상기 굴착영역(1)을 상기 2차 설계 심도(H2)까지 굴착하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 작업통로의 형성에 의해 시공의 용이성 및 안전성을 확보하는 한편, 고심도의 터파기 작업을 수행하는 경우에도 지보재(Strut, Earth Anchor, Raker 등) 없이 배후토사의 토압에 충분히 저항하도록 하고, 흙막이 구조물의 전체적인 변위의 발생을 억제할 수 있도록 하는 흙막이 공법을 제시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 흙막이 공법은 다음과 같은 공정에 의해 시공된다.
굴착영역(1)의 경계선을 따라 제1열 엄지말뚝(100)을 근입하고, 그 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 제2열 엄지말뚝(200)을 근입한다(도 2).
제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 연결부재(300)에 의해 상호 연결한다(도 3).
상기 굴착영역(1)을 굴착하면서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 흙막이 부재(10)를 설치하여 흙막이 구조물을 형성한다(도 3).
제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 연결부재(300)의 상측에 바닥판(410)을 설치한다.
이에 의해 도 4 내지 6에 도시된 바와 같은 흙막이 구조물을 얻을 수 있는데, 이는 기본적으로, 굴착영역(1)의 경계선을 따라 근입된 제1열 엄지말뚝; 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 근입된 제2열 엄지말뚝(200); 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 상부를 상호 연결하는 연결부재(300); 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 설치된 흙막이 부재(10); 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 연결부재(300)의 상측에 설치된 바닥판(410);을 포함하여 구성된다.
이러한 구조는 종래의 흙막이 구조물에 비해 다음과 같은 효과를 얻도록 한다.
첫째, 흙막이 구조물의 상부에 작업을 위한 통로가 형성되므로, 용이한 시공이 가능하고 안전사고의 위험을 줄일 수 있다.
둘째, 제2열 엄지말뚝(200)이 배후토체의 전단파괴를 방지하는 사면의 억지말뚝 역할을 수행하므로, 흙막이 구조물의 변위 발생을 극소화할 수 있다.
셋째, 주변 여건상 어스 앵커 등 배면 보강공법을 사용할 충분한 공간의 여 유가 없는 경우, 제2열 엄지말뚝(200)에 의해, 배면에 대한 보강을 최소화하면서도, 전체적인 흙막이 구조물의 구조적 안정성을 충분히 확보할 수 있다.
이하, 위 작업통로(400)의 실시예에 관하여 구체적으로 설명한다.
연결부재(300)는 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상부를 연결하는 부재로서, 작업통로(400)는 이러한 연결부재(300)의 상측에 다수의 바닥판(410)이 설치됨으로써 형성된다.
연결부재(300)는 다양한 구성을 취할 수 있는데, 이는 기본적으로 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 상호 일체화하도록 연결하는 것이므로, 전후방향으로 이들을 연결하는 구조가 필요하고, 상술한 흙막이 부재 구조물의 상부두부 변위의 발생문제를 최소화하기 위해서는, 전후방향 연결부재(310)에 의해 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200) 상부를 상호 연결하는 구조를 취하도록 하고, 그 위에 바닥판(410)이 설치된 구조를 취하는 것이 바람직하다.
이러한 전후방향 연결부재(310)는 다수의 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200) 중 각각의 엄지말뚝(100,200)을 상호 연결하는 구조를 취할 수도 있으나, 흙막이 구조물 전체의 구조적 안정성 증대를 위해서는, 다음과 같이 전체가 일체화된 구성을 취하는 것이 더욱 바람직하다.
즉, 제1열 엄지말뚝(100)을 제1열 좌우방향 연결부재(321)에 의해 상호 연결하고, 제2열 엄지말뚝(200)을 제2열 좌우방향 연결부재(322)에 의해 상호 연결한 후, 제1열 좌우방향 연결부재(321)와 제2열 좌우방향 연결부재(322)를 전후방향 연결부재(310)에 의해 상호 연결하는 것이 그것이다.
이러한 구조를 취하는 경우에도, 상술한 상부두부 변위의 발생문제를 해소하기 위해서는, 제1열 좌우방향 연결부재(321) 및 제2열 좌우방향 연결부재(322)는 각각 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상단에 설치하고, 전후방향 연결부재(310)는 제1열 좌우방향 연결부재(321) 및 제2열 좌우방향 연결부재(322)의 상부에 설치하는 구성을 취하는 것이 바람직하다.
작업통로(400)의 일측 또는 양측에 안전펜스(420)를 설치하는 경우, 안전사고의 위험을 줄일 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 흙막이 공법의 또 다른 실시예로서, 도 7 내지 9에 도시된 바와 같이, 작업통로(400)의 하측으로서 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에, 내측을 향하는 경사면(2)이 형성된 경우에 관하여 설명한다.
이와 같이 흙막이 공사를 수행하는 경우, 도 8,9에 도시된 바와 같은 흙막이 구조물을 형성할 수 있는데, 이는 종래의 흙막이 구조물에 비해 작업통로(400)의 하측 영역으로서 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200) 사이의 상부에 경사면(2)이 형성된다는 점에서 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 공법을 적용하는 경우, 종래의 구조에 비해 경사면(2) 상부 영역(S)에 해당하는 만큼의 토괴가 제거된 구조를 얻을 수 있으므로, 그만큼의 토압이 감소되어, 동일한 강도의 자재를 사용하는 경우에는 더욱 고심도의 흙막이 구조물을 얻을 수 있고, 동일한 심도의 흙막이 구조물을 시공하는 경우에는 자재를 절약할 수 있다는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
위 경사면(2)의 형성작업을 더욱 구체적으로 설명하면, 제1열 엄지말뚝(100) 과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역이 안정된 경사의 사면을 형성하는 한계 심도(L)까지 내측으로 경사지게 굴착하고(도 7), 이후 흙막이 부재(10)를 설치하면서 굴착영역(1)을 그 한계 심도(L)까지 굴착하는 것이 바람직하다(도 8).
도 10 내지 12는 본 발명에 의한 엄지말뚝 흙막이 공법의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
이는 기본적인 공정은 위 실시예와 동일하나, 경사면 형성단계가 다소 상이하다.
본 실시예에 있어서의 경사면 형성단계는 다음과 같이 구성된다.
제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역 및 굴착영역(1)을 1차 설계 심도(H1)까지 굴착하면서, 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에 제2열 흙막이 부재(20)를 설치한다(도 10).
1차 설계 심도(H1) 이하에서, 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역이 안정된 사면을 형성하는 2차 설계 심도(H2)까지 내측으로 경사지게 굴착함과 아울러, 굴착영역(1)을 2차 설계 심도(H2)까지 굴착한다(도 11).
2차 설계 심도(H2) 이하에서는, 위 실시예와 동일하게 굴착영역(1)을 굴착하면서, 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 흙막이 부재(10)를 설치한다(도 12).
이와 같이 흙막이 공사를 수행하는 경우, 도 12에 도시된 바와 같은 흙막이 구조물을 형성할 수 있는데, 이는 작업통로(400)의 하측으로서 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200) 사이의 상부 경사면(2) 위에 또 다른 제2열 흙막이 구조물이 형성된다는 특징이 있다.
이러한 제2열 흙막이 구조물은 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200) 사이에 형성되는 경사면(2)을 안정시키는 역할을 하므로, 그 경사면(2)의 상부 영역(S)을 더욱 크게 형성할 수 있도록 한다.
따라서, 도 8의 실시예에 비해 더욱 많은 양의 토괴가 제거된 구조를 얻을 수 있으므로, 더욱 큰 토압 감소효과를 얻을 수 있고, 이로 인하여 동일한 강도의 자재를 사용하는 경우에는 더욱 고심도의 흙막이 구조물을 얻을 수 있고, 동일한 심도의 흙막이 구조물을 시공하는 경우에는 자재를 절약할 수 있다는 효과를 더욱 크게 얻을 수 있는 것이다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 종래의 엄지말뚝 흙막이 구조물의 사시도.
도 2 내지 12는 본 발명에 의한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물 및 공법을 설명하기 위한 도면으로서,
도 2 내지 4는 제1실시예의 공정도.
도 5는 제1실시예의 단면도.
도 6은 제1실시예의 부분사시도.
도 7,8은 제2실시예의 공정도.
도 9는 제2실시예의 부분사시도.
도 10 내지 12는 제3실시예의 공정도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1 : 굴착영역 2 : 경사면
10 : 흙막이 부재 100 : 제1열 엄지말뚝
200 : 제2열 엄지말뚝 300 : 연결부재
310 : 전후방향 연결부재 321 : 제1열 좌우방향 연결부재
322 : 제2열 좌우방향 연결부재 400 : 작업통로
410 : 바닥판 420 : 안전펜스
L : 한계 심도 H1 : 1차 설계 심도
H2 : 2차 설계 심도

Claims (9)

  1. 굴착영역(1)의 경계선을 따라 근입된 제1열 엄지말뚝;
    상기 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 근입된 제2열 엄지말뚝(200);
    상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 상부를 상호 연결하는 연결부재(300);
    상기 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 설치된 흙막이 부재(10);
    상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 상기 연결부재(300)의 상측에 설치된 바닥판(410);을 포함하고,
    상기 작업통로(400)의 일측 또는 양측에는 안전펜스(420)가 설치되며,
    상기 연결부재(300)는
    상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상부를 상호 연결하는 전후방향 연결부재(310)를 포함하고,
    상기 작업통로(400)는 상기 전후방향 연결부재(300)의 상측에 다수의 바닥판(410)이 설치됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재(300)는
    상기 제1열 엄지말뚝(100)을 좌우방향으로 연결하는 제1열 좌우방향 연결부재(321);
    상기 제2열 엄지말뚝(200)을 좌우방향으로 연결하는 제2열 좌우방향 연결부재(322);를 포함하고,
    상기 제1열 좌우방향 연결부재(321)와 상기 제2열 좌우방향 연결부재(322)는 상기 전후방향 연결부재(310)에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 구조물.
  5. 굴착영역(1)의 경계선을 따라 제1열 엄지말뚝(100)을 근입하는 제1열 엄지말뚝 근입단계;
    상기 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 제2열 엄지말뚝(200)을 근입하는 제2열 엄지말뚝 근입단계;
    상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 연결부재(300)에 의해 상부를 상호 연결하는 연결단계;
    상기 굴착영역(1)을 굴착하면서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 흙막이 부재(10)를 설치하여 흙막이 구조물을 형성하는 흙막이 구조물 형성단계;
    상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)의 상측 영역에 의해 작업통로(400)가 형성되도록, 상기 연결부재(300)의 상측에 바닥판(410)을 설치하는 작업통로 형성단계;를 포함하고,
    상기 흙막이 구조물 형성단계는
    상기 작업통로(400)의 하측으로서 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에, 내측을 향하는 경사면(2)이 형성되도록 굴착하는 경사면 형성단계를 더 포함하며,
    상기 경사면 형성단계는
    상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역 및 상기 굴착영역(1)을 1차 설계 심도(H1)까지 굴착하면서, 상기 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에 제2열 흙막이 부재(20)를 설치하여 제2열 흙막이 구조물을 형성하는 제2열 흙막이 구조물 형성단계;
    상기 1차 설계 심도(H1) 이하에서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역이 안정된 사면을 형성하는 2차 설계 심도(H2)까지 내측으로 경사지게 굴착함과 아울러, 상기 굴착영역(1)을 상기 2차 설계 심도(H2)까지 굴착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 공법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 작업통로(400)의 일측 또는 양측에 안전펜스(420)를 설치하는 안전펜스(420) 설치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업통로를 구비한 2열 엄지말뚝 흙막이 공법.
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