KR102167908B1 - 지반보강부재를 이용한 지보공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(112)가 형성된 상태에서 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110); 요입부(112)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 전방 외측에 소정 길이만큼 끼워지는 패킹부(120);를 포함하는 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법으로서, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계; 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계; 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치하는 지반보강부재 설치단계; 천공홀(2)에 충전된 그라우트재(200A)를 가압하기 위해, 중공형 바디(110)의 중공(111)에 압력유체(100A)를 주입하여 중공형 바디(110)를 팽창시키되, 중공형 바디(110)의 전방 영역부터 후방을 향하여 순차적으로 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계; 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충전하는 2차 그라우팅 단계;를 포함한다. 천공홀(2)에 설치되는 지반보강부재(100)는 천공홀(2)에 충전된 그라우트재의 밀실정도에 따라 그 결합력이 결정되기 때문에 그라우트재(200A)의 충전이 중요하다.
본 발명의 지반보강부재(100)는 도 11 및 12와 같이 요입부(112)의 전방 부터 후방을 따라 팽창된다. 이러한 구조를 통하여, 지반(1)의 천공홀(2)에 지반보강부재(100)가 설치된 이후, 요입부(112)가 전방 부터 후방을 따라 팽창하면서, 천공홀(2)에 미리 충전되어 있는 그라우트재(200A)를 후방을 따라 가압하는 효과가 있다.

Description

지반보강부재를 이용한 지보공법{TIMBERING METHOD USING THE REINFORCING MEMBER FOR GROUND}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 지반보강부재를 이용한 지보공법에 관한 것이다.

지반 보강부재는 지반에 사용되는 지보(支保)로 갱도(坑道) 및 비탈면을 지지하는 재료이다.

이러한 지반 보강부재는 암반 등의 지반을 천공한 천공홀에 지반 보강부재를 꽂아넣어 보강하는 락볼트로서 사용되거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 토사, 풍화암, 연암 등의 지반을 천공한 천공홀에 지반 보강부재를 꽂아넣어 보강하는 소일 네일링으로서 사용된다.

지반 보강부재의 구조는 여러가지가 있으며, 그 중 하나로서 팽창형 구조가 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 팽창형 지반 보강부재(10)는 중공형 바디(12)의 그 둘레 일부가 눌려진 상태로 천공홀에 설치한 후(도 1의 'R1'참조), 중공형 바디(12)의 중공(12A)에 고압의 물을 공급하여 중공형 바디(12)를 팽창시킴으로써 팽창된 중공형 바디(12)가 암반 등의 지반에 밀착되어 정착될 수 있도록 한 것이다(도 1의 'R2' 참조).

여기서, 중공형 바디(12)의 선,종단에는 각각 선단용 캡(14), 종단용 캡(16)이 끼워지며, 용접에 의해 고정된다.

그런데, 종래에는 지반보강부재와 천공홀 사이의 간격으로 인하여 지반보강부재의 지보력이 저하되고, 지반이 변형될 경우 그라우트재의 파손이 발생하여 지반보강부재의 성능이 급격하게 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 지반보강부재의 팽창과정에서, 지반보강부재의 후방부터 전방을 따라 보강부재가 팽창되면 천공홀에 충전되어 있는 그라우트재를 천공홀 밖으로 밀어내어 천공홀과 보강부재 사이에 충전되는 그라우트재에 공동이 발생한다.

구체적으로 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 지반의 천공 홀(1)에 그라우트재(G)를 충전한 후, 철근(21) 또는 강관(22)를 삽입하는 경우, 천공홀 내부에 충전된 그라우트재(G)가 밀실하지 못해 파손으로 이어지는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 지반보강재의 팽창으로 천공홀 내부에 충전된 그라우트재를 가압하여 천공홀과 지반보강재 사이에 그라우트재를 밀실하게 충전시킬 수 있는 지반보강부재를 이용한 지보공법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(112)가 형성된 상태에서 상기 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110); 상기 요입부(112)가 형성된 상태의 상기 중공형 바디(110)의 전방 외측에 소정 길이만큼 끼워지는 패킹부(120);를 포함하는 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법으로서, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계; 상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하는 지반보강부재 설치단계; 상기 천공홀(2)에 충전된 상기 그라우트재(200A)를 가압하기 위해, 상기 중공형 바디(110)의 중공(111)에 압력유체(100A)를 주입하여 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키되, 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역부터 후방을 향하여 순차적으로 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계; 상기 중공형 바디(110)의 내측에 상기 그라우트재(200A)를 충전하는 2차 그라우팅 단계;를 포함한다.

상기 지반보강부재 설치단계는 상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하기 전에 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해, 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 전방영역에 외력을 가하여 상기 요입부(112)의 영역이 외측을 향하여 벌어지도록 하는 전방요입부벌림단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 지반보강부재 설치단계는 상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하기 전에 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해, 상기 중공형 바디(110)의 후방부터 전방 가장자리 영역까지 상기 중공형 바디(110)가 내측에 삽입되되록 상기 중공형 바디(110)에 가이드파이프(200)를 결합하는 가이드파이프결합단계; 상기 중공형 바디(110)에 압력유체(100A)를 주입하여 상기 가이드파이프(200)와 결합되지 않은 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역을 먼저 팽창시키는 전방요입부 팽창단계; 상기 가이드파이프(200)를 제거하는 가이드파이프 제거단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

압력유체(100A)에 의해 상기 중공형 바디(110)가 팽창될 때, 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역을 먼저 팽창시키기 위해, 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역에 형성된 상기 요입부(112)의 길이가 후방 영역에 형성된 상기 요입부(112)의 길이 보다 짧도록 상기 요입부(112)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 지반보강부재 설치단계는 상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하기 전에 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해, 상기 지반(1)에 상기 중공형 바디(110)를 삽입하여 상기 요입부(112)의 전방영역을 먼저 팽창시키는 팽창용 홀(3)을 형성하는 팽창용 홀형성단계; 팽창시키려는 상기 요입부(112)의 전방 영역이 노출되도록 상기 팽창용 홀(3)에 상기 지반보강부재(100)를 삽입하는 지반보강부재삽입단계; 압력유채(100A)를 상기 지반보강부재(100)에 주입하여 상기 팽창용 홀(3)에 노출된 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역을 팽창시키는 전방영역 팽창단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

삭제

삭제

본 발명은 지반보강부재를 팽창시키는 공정으로 천공홀과 지반보강부재 사이 영역에 형성된 그라우트재를 가압시켜 천공홀에 충전된 그라우트재를 밀실하게 하기 때문에 지반보강부재와 그라우트재의 결합력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 1적용예.
도 2는 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 2적용예.
도 3은 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 3적용예의 균열분포도.
도 4는 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 4적용예의 균열분포도.
도 5 내지 도 13은 본 발명에 의한 지반보강부재의 실시예를 도시한 것으로서,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지반보강부재 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전방요입부벌림단계를 나타내는 공정도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가이드파이프결합단계를 나타내는 공정도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전방요입부 팽창단계를 나타내는 공정도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공단계를 나타내는 공정도.
도 10는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 그라우팅단계를 나타내는 공정도.
도 11, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 중공형 바디 팽창단계를 나타내는 공정도.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 그라우팅 단계를 나타내는 공정도.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팽창용 홀 형성단계를 나타내는 공정도.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지반보강부재삽입단계를 나타내는 공정도.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지반보강부재의 전방영역 팽창단계를 나타내는 공정도.

본 발명에 따른 지반보강부재를 이용한 지보공법의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 지반보강부재를 이용한 지보공법에 관하여 상세히 설명한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 5 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(112)가 형성된 상태에서 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110); 요입부(112)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 전방 외측에 소정 길이만큼 끼워지는 패킹부(120);를 포함하는 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법으로서, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계; 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계; 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치하는 지반보강부재 설치단계; 천공홀(2)에 충전된 그라우트재(200A)를 가압하기 위해, 중공형 바디(110)의 중공(111)에 압력유체(100A)를 주입하여 중공형 바디(110)를 팽창시키되, 중공형 바디(110)의 전방 영역부터 후방을 향하여 순차적으로 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계; 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충전하는 2차 그라우팅 단계;를 포함한다.

천공홀(2)에 설치되는 지반보강부재(100)는 천공홀(2)에 충전된 그라우트재의 밀실정도에 따라 그 결합력이 결정되기 때문에 그라우트재(200A)의 충전이 중요하다.

본 발명의 지반보강부재(100)는 도 11 및 12와 같이 요입부(112)의 전방 부터 후방을 따라 팽창된다.

이러한 구조를 통하여, 지반(1)의 천공홀(2)에 지반보강부재(100)가 설치된 이후, 요입부(112)가 전방 부터 후방을 따라 팽창하면서, 천공홀(2)에 미리 충전되어 있는 그라우트재(200A)를 후방을 따라 가압하는 효과가 있다.

그라우트재(200A)를 밀실하게 형성하면 지반보강부재(100)와 그라우트재(200A)의 결합력이 향상되고, 지반보강부재(100)의 정착력을 향상시킨다.

지반보강부재 설치단계는 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치하기 전에 중공형 바디(110)의 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해, 중공형 바디(110)의 요입부(112) 전방영역에 외력을 가하여 요입부(112)의 영역이 외측을 향하여 벌어지도록 하는 전방요입부벌림단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

요입부(112) 중 전방 영역을 먼저 팽창시킨 후, 압력유체(100A)를 재차 주입하게 되면 팽창된 요입부(112)를 따라 나머지 요입부(112)가 순차적으로 팽창하게 된다.

이 경우, 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치하기 전에 요입부(112)의 전방 영역을 도 6과 같이 외측으로 벌리고, 압력유체(100A)를 중공형 바디(110)에 주입하여 요입부(112)의 전방영역을 먼저 팽창시킨 후, 중공형 바디(110)를 천공홀(2)에 설치할 수 있다.

전방요입부벌림단계는 요입부(112)의 전방영역의 폭을 넓게 만들어 압력유체(100A)주입시 가장 먼저 팽창되는 영역을 유도하는 것이다.

또한, 요입부(112)의 전방영역을 지상에서 팽창시키게 되면 팽창된 영역을 육안으로 확인한 후 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치할 수 있는 장점이 있다.

지반보강부재 설치단계는 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치하기 전에 중공형 바디(110)의 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해, 중공형 바디(110)의 후방부터 전방 가장자리 영역까지 중공형 바디(110)가 내측에 삽입되되록 중공형 바디(110)에 가이드파이프(200)를 결합하는 가이드파이프결합단계; 중공형 바디(110)에 압력유체(100A)를 주입하여 가이드파이프(200)와 결합되지 않은 중공형 바디(110)의 전방 영역을 먼저 팽창시키는 전방요입부 팽창단계; 가이드파이프(200)를 제거하는 가이드파이프 제거단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

도 7 및 도 8과 같이, 가이드파이프(200)를 지반보강부재(100)의 후방부터 요입부(112)의 전방 가장자리영역까지 끼움결합하고, 압력유체(100A)를 주입하여 중공형 바디(110)의 요입부(112)중 전방 영역을 먼저 팽창시킨다.

이후 가이드파이프(200)를 제거하고, 요입부(112)의 전방 영역이 팽창된 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 삽입하고, 압력유체(100A)를 재차 주입하여 팽창되지 않은 요입부(112)를 팽창시킨다.

압력유체(100A)에 의해 중공형 바디(110)가 팽창될 때, 중공형 바디(110)의 전방 영역을 먼저 팽창시키기 위해, 중공형 바디(110)의 전방 영역에 형성된 요입부(112)의 길이가 후방 영역에 형성된 요입부(112)의 길이 보다 짧도록 요입부(112)를 형성하는 것이 바람직하다.

도 5와 같이 요입부(112)가 형성된 중공형 바디(110)는 중공(111)이 형성된 파이프를 가공(가압프레스기를 이용한 가압)하여 제작하는데, 가공시 도 5와 같은 요입부(112)가 형성되도록 제작할 수 있다.

중공형 바디(110)의 가공은 요입부(112)의 형성방향과 대응하는 플레이트(또는 가압판)로 중공형 바디(110)의 외주면에서 가압하여 형성시키는데, 플레이트의 높이를 다르게 하여 전방과 후방의 요입깊이(L1, L2)를 다르게 형성할 수 있다.

지반보강부재 설치단계는 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치하기 전에 중공형 바디(110)의 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해, 지반(1)에 중공형 바디(110)를 삽입하여 요입부(112)의 전방영역을 먼저 팽창시키는 팽창용 홀(3)을 형성하는 팽창용 홀형성단계; 팽창시키려는 요입부(112)의 전방 영역이 노출되도록 팽창용 홀(3)에 지반보강부재(100)를 삽입하는 지반보강부재삽입단계; 압력유채(100A)를 지반보강부재(100)에 주입하여 팽창용 홀(3)에 노출된 중공형 바디(110)의 전방 영역을 팽창시키는 전방영역 팽창단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우는 중공형 바디(110)의 요입부(112)중 전방 영역을 먼저 팽창시키는 또 다른 방법으로서, 도 14와 같이 팽창용 홀(3)을 지반(1)에 형성하고, 중공형 바디(110)를 팽창용 홀(3)에 삽입하되, 팽창시키려는 요입부(112)의 전방 영역이 지반(1) 전방부로 노출되도록 삽입한다.

이후 압력유체(200A)를 중공형 바디(110)에 주입하여 도 16과 같이 요입부(112)의 전방 영역을 팽창시킨다.

이때, 팽창용 홀(3)에 삽입된 요입부(112) 영역은 팽창용 홀(3)에 의해 구속되어 있으므로, 요입부(112)의 전방 영역이 먼저 팽창하게 되는 것이다.

아울러, 본 발명의 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법는 토사, 풍화암, 연암 등을 포함하는 지반에 하측을 향하도록 또는 수평하도록 설치되어 사면을 효과적으로 보강하는 소일 네일링으로서의 기능을 발휘할 수도 있다.

또한, 지반 보강부재(100)를 이용한 지보공법은 락볼트의 기능을 발휘할 수 있으므로, 현장 적용성이 매우 우수하다는 장점이 있다.

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.

1 : 지반 2 : 천공홀
3 : 팽창용 홀 100 : 지반보강부재
100A : 압력유체 110 : 중공형 바디
111 : 중공 112 : 요입부
120 : 패킹부 200 : 가이드파이프
200A : 그라우트재

Claims (7)

1. 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(112)가 형성된 상태에서 상기 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110);
   상기 요입부(112)가 형성된 상태의 상기 중공형 바디(110)의 전방 외측에 소정 길이만큼 끼워지는 패킹부(120);를 포함하는 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법으로서,
   지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계;
   상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계;
   상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하는 지반보강부재 설치단계;
   상기 천공홀(2)에 충전된 상기 그라우트재(200A)를 가압하기 위해, 상기 중공형 바디(110)의 중공(111)에 압력유체(100A)를 주입하여 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키되, 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역부터 후방을 향하여 순차적으로 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계;
   상기 중공형 바디(110)의 내측에 상기 그라우트재(200A)를 충전하는 2차 그라우팅 단계;를 포함하고,
   상기 지반보강부재 설치단계는
   상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하기 전에 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해,
   상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 전방영역에 외력을 가하여 상기 요입부(112)의 영역이 외측을 향하여 벌어지도록 하는 전방요입부벌림단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 지반보강부재 설치단계는
   상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하기 전에 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해,
   상기 중공형 바디(110)의 후방부터 전방 가장자리 영역까지 상기 중공형 바디(110)가 내측에 삽입되되록 상기 중공형 바디(110)에 가이드파이프(200)를 결합하는 가이드파이프결합단계;
   상기 중공형 바디(110)에 압력유체(100A)를 주입하여 상기 가이드파이프(200)와 결합되지 않은 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역을 먼저 팽창시키는 전방요입부 팽창단계;
   상기 가이드파이프(200)를 제거하는 가이드파이프 제거단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
   
4. 제1항에 있어서,
   압력유체(100A)에 의해 상기 중공형 바디(110)가 팽창될 때, 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역을 먼저 팽창시키기 위해,
   상기 중공형 바디(110)의 전방 영역에 형성된 상기 요입부(112)의 길이가 후방 영역에 형성된 상기 요입부(112)의 길이 보다 짧도록 상기 요입부(112)를 형성하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 지반보강부재 설치단계는
   상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하기 전에 상기 중공형 바디(110)의 상기 요입부(112) 중 전방영역을 먼저 팽창시키기 위해,
   상기 지반(1)에 상기 중공형 바디(110)를 삽입하여 상기 요입부(112)의 전방영역을 먼저 팽창시키는 팽창용 홀(3)을 형성하는 팽창용 홀형성단계;
   팽창시키려는 상기 요입부(112)의 전방 영역이 노출되도록 상기 팽창용 홀(3)에 상기 지반보강부재(100)를 삽입하는 지반보강부재삽입단계;
   압력유채(100A)를 상기 지반보강부재(100)에 주입하여 상기 팽창용 홀(3)에 노출된 상기 중공형 바디(110)의 전방 영역을 팽창시키는 전방영역 팽창단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
   
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