顶管电缆隧道工程施工监理初稿.docx
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顶管电缆隧道工程施工监理初稿
顶管电缆隧道工程施工监理
1顶管工程监理特点
电缆线路工程具有维护简单、运行安全可靠等特点，在城市建设中广泛应用，但通道建设已感到越来越困难。
顶管是地下通道非开挖施工的一种，它的特点是将通道敷设改明挖为暗挖。
减少了对交通、市民正常活动的干扰，减少了不必要的拆迁，减少了对市容和环境卫生的影响。
顶管已成为城市地下通道建设中最佳选择之一。
顶管电缆隧道建设监理工作有如下几个特点：
1、顶管施工是一门涉及知识面广、施工管理要求严、施工作业要求严的综合性施工。
现场监理人员相应的知识面应广泛：
2、顶管施工有一个最突出的特点就是适应性问题。
针对不同的土质、不同的施工条件和不同的要求，须选用与之适应的顶管施工方式，这样才能达到事半功倍的效果。
现场监理人员的宜具备岩土专业的知识：
3、过去顶管只能顶直线，现在已发展顶曲线，而且曲率半径越来越小。
现场监理人员的宜具备较强的测量专业的知识：
2监理依据
2.1本章所引用的相关规程、规范名称及编号见表（1-1）
序号
规范名称
编号
建设工程监理规范
GB/T50319-2013
电力建设工程监理规范
DL/T5434-2009
地下工程防水技术规范
GB50108-2001
给水排水管道工程施工及验收规范
GB50268-2008
给水排水工程顶管技术规程
CECS_246：
2008
顶进施工法用钢筋混凝土排水管
JC/T640-2010
国家电网公司输变电工程施工安全风险识别、评估及预控措施管理办法
国网（基建/3）176-2015
2.2顶管隧道施工强制性条文规定
《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
1、1.0.3给排水管道工程所用的原材料、半成品、成品等产品的品种、规格、性能必须符合国家有关标准的规定和设计要求；接触饮用水的产品必须符合有关卫生要求。
严禁使用国家明令淘汰、禁用的产品。
2、3.1.9工程所用的管材、管道附件、构（配）件和主要原材料等产品进入施工现场时必须进行进场验收并妥善保管。
进场验收时应检查每批产品的订购合同、质量合格证书、性能检验报告、使用说明书、进口产品的商检报告及证件等，并按国家有关标准规定进行复验，验收合格后方可使用。
3、3.1.15给排水管道工程施工质量控制应符合下列规定：
1各分项工程应按照施工技术标准进行质量控制，每分项工程完成后，必须进行检验；
2相关各分项工程之间，必须进行交接检验，所有隐蔽分项工程必须进行隐蔽验收，未经检验或验收不合格不得进行下道分项工程。
4、3.2.8通过返修或加固处理仍不能满足结构安全或使用功能要求的分部（子分部）工程、单位（子单位）工程，严禁验收。
2.3顶管隧道施工安全管理规定
1、隧道施工应设双回路电源，并有可靠切断装置。
照明线路电压在施工区域不得大于36V，成洞和施工区以外地段可用220V。
2、隧道施工范围内必须有足够照明。
交通要道、工作面和设备集中处并应设置安全照明。
3、动力照明的配电箱应封闭严密，不得乱接电源，应设专人管理并经常检查、维修和养护。
4、隧道施工应采用机械通风。
当主风机满足不了需要时，应设置局部通风系统。
5、隧道内通风应满足各施工作业面需要的最大风量，风量应按每人每分钟供应新鲜空气3m3计算，风速为0.12~0.25m/s。
6、顶管机头重如大于300kN，吊装方案须经专项论证（建设部87文）
7、顶管工程施工方案须经专项论证（建设部87文）
3顶管法隧道施工监理工作流程
流程监理控制要点
施工准备
1查阅地勘报告2参加设计、图纸会检3参加论证会4测量控制网及高程点复核5施工方案审查6测量专项方案审查7顶管供应商资质审查及管节性能检测8进场材料检查9测量器具及压力表检查
1工作井验收2检查轨道安装3后座安装检查4后座千斤顶安装检查5洞口止水装置安装检查
顶进设备安装
顶管机井内就位
1见证顶管机安装及调试
1出洞加固区域实施效果检查2顶管机姿态控制3防顶管机磕头及后退措施检查
顶管机出洞
管节顶进
1顶力及控制压力设定2管节测量3中继间设置4减阻技术控制5地面沉降控制6曲线顶管方向控制
1管节及橡胶止水带进场验收2橡胶止水带安装后检查3接口检查
管节拼装
1进洞加固区域实施效果检查2顶管机姿态检查3接收基座检查3防顶管机磕头措施检查
顶管机进洞
1砂浆配合比检查2置换量检查
泥浆置换
外观检查
管缝处理
4顶管法隧道施工监理准备（勘察设计阶段、方案审查、顶管机选型）
4.1一般规定
1、熟悉工程路径穿越河流、周边建（构）筑物状况、地下管线情况、道路交通状况等，对重点部位（地下燃气管道等）加强监控。
2、熟悉顶管隧道施工图设计文件，学习相关规程、规范，工程监理规定。
3、审查顶管工程施工技术方案、质量安全措施并监督技术交底工作。
4、审查电工、测工、机械操作工等特殊工种上岗证件有效性。
5、检查施工机械、工器具配备是否符合施工技术方案要求，机具维护保养工作状态是否正常，安全系数应符合规定。
6、审查管节供货的生产厂家资质，审查质量证明文件、数量清单、自检结果、复试报告等质量证明文件。
7、审查测量仪器精度和计量认证合格文件。
8、检查进场管节、橡胶止水带的出厂合格证、进场试验报告应符合规定。
9、检查施工现场布置应合理，水、电、路三通是否到位、机械到位、材料堆放、安全设施应规范齐全、布置有序。
10、详细了解施工段的工程地质和水文地质情况，必要时应进行补充地质勘察。
11、对工程影响范围内的道路、交通流量、地面建（构）筑物及文物等进行现场踏勘和调查，对需要加固或基础托换的建（构）筑物应作详细的调查；必要时应作鉴定，并提前做好施工方案。
12、审查施工组织设计及施工方案，特殊地段的施工必须编制专项方案，如穿越江河、穿越文物等。
4.2顶管机的种类与选型
4.2.1顶管机的种类
顶管施工中最为流行的有三种平衡理论：
气压平衡、泥水平衡、土压平衡理论
目前常用的顶管为土压平衡顶管和泥水平衡顶管。
A、泥水平衡顶管，就是以含有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水仓，并对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工理论。
泥浆水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的渗透，然后再加上一定的压力就可平衡地下水压力，同时也可以平衡土压力。
泥水平衡顶管施工对泥水管理这一环节要求比较高，进水必须是比重在1.03～1.3之间的泥水而不允许用清水。
优点：
（1）适用的土质比较广，最适用的土质是渗透系数小于10-3cm/s的砂性土。
（2）地面沉降较小，挖掘面稳定，土层损失小。
（3）施工速度较快，弃土采用管道运输，可以连续出土。
缺点：
（1）弃土的运输和存放都比较困难。
（2）大直径泥水平衡式顶管，因泥水量大，作业场地大，不宜在人口密集、道路狭小的市区采用。
（3）大部分渗透系数大的土质要加黏土、膨润土和CMC等稳定剂，稍有不慎，容易塌方。
（4）黏粒太多的土质，泥水分离困难，成本高。
（5）不适用于有较大石块或障碍物的土层。
B土压平衡顶管，就是以掘进机舱内泥土的压力来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力的顶管理论。
优点：
（1）适用的土质范围广，最适用土质为软黏土、粉质黏土以及部分粉质黏土。
增加添加剂后，可适用于砂性土、小粒径的砾石层。
但施工成本高。
（2）能保持挖掘面的稳定，地层损失小，从而减小了地面沉降，可用于地面沉降较小的场合。
（3）可以在较薄的覆盖层下施工，最小覆盖层为0.8倍的工具管外径。
（4）弃土为干土，运输、处理都比较方便。
缺点：
（1）在黏粒含量较少的土层、砂砾层施工，则必须添加黏土或土体改良剂，这样就提高了施工成本。
而且砾石的粒径必须小于螺旋输送机内经的1/3。
（2）开挖面遇到较大的障碍物则无法处理。
（3）在砂性土层施工，地下水位较高时，要防止螺旋输送机出泥口喷涌。
4.2.2顶管机的选型
顶管施工能否顺利进行最主要取决于四个基本要素：
首先必须要有详细的地质资料：
其次必须要针对该地质资料选好适用的顶管机：
第三必须选择好对应的施工工艺：
第四必须要有一批训练有素且有高度责任心的施工人员。
顶管机选用的基本原则
1、适应性原则
如果选用的顶管机不能与施工条件相适应，所导致的后果将是不堪设想：
轻者将影响施工的进度，重者可能顶管施工失败。
（1）与土质相适应：
顶管机都是有一定范围的，有的适用于软土，有的适用于砂砾，没有一种是万能的。
（2）与设计条件相适应：
这里是指设计图纸中的要求和规定。
（3）与地面条件相适应：
地面建筑物、公路、铁路、大堤、驳岸等要求顶管机施工过后的地面沉降小。
（4）与地下条件相适应：
是否有地下水、地下构筑物、各种公用管线、桩基和可能遇到的其他障碍物。
2、可靠性原则
（1）顶管机设计的可靠性：
这是决定顶管机质量的关健，由于环境因素对人和顶管机产生的影响，发生错误的可能性必然存在，所以选择顶管机必须充分考虑易使用性和易操作性。
（2）顶管机的耐用性：
产品使用少故障、寿命长就是耐用性。
（3）设备的可维修性：
当顶管机发生故障后，要求能够很快地通过维护或维修排除故障。
3、安全性原则
由于顶管机是在地下作业的一种特殊机械，施工作业有一定的危险性。
（1）机械的安全性：
一般来说，顶管机的操作越容易，发生人为失误或其他问题造成的故障和安全问题的可能性就越小。
（2）应对外部条件的安全性：
在穿越河流时选用不需要人在管道内作业的遥控顶管机，比较安全。
4、经济性原则
（1）顶管机的性价比高：
（2）顶管机的适用范围广：
（3）顶管机的施工速度快、施工质量高：
（4）弃土处理容易且处理成本低。
顶管机选型参考表
使用条件
顶管机类型
机械式顶管机
加泥土压式
普通泥水式
直径（mm）
2000以上
大直径
★
★
1200～1800
中直径
☆
★
1000以下
小直径
×
★
顶距（m）
1000m
超长距离
★
★
300～1000m
长距离
★
★
300m以下
一般距离
★
★
覆土深度（D）
5.0以上
深覆土
★
★
2.0～5.0
一般覆土
★
★
1.25～2.0
浅覆土
★
※
黏性土
有机土
N值=0
★
☆
土
质
黏土
N值0-10
★
★
粉质黏土
N值10-30
★
★
砂性土
粉砂
N值10-15
★
★
松软砂土
N值10-30
★
★
固结砂土
N值﹥30
★
★
砂砾土
松软砂砾
N值10-40
☆
☆
密实的砂砾
N值﹥40
☆
☆
含卵石砂砾
N值
☆
※
卵石层
N值
※
×
岩土
硬土
N值﹥50
★
★
软岩
抗压强度＜15MPa
★
※
地下水
无
★
×
渗透系数（m/s）
﹥1.0×10-3
★
※
渗透系数（m/s）
＜1.0×10-7
★
★
地面沉降要求
很高
5～10mm
★
★
较高
10～50mm
★
★
一般
50mm以上
☆
☆
超过管外径六分之一粒径以上的障碍物
×
×
注：
1、标有★者，为首选适用：
标有☆者，为次选适用：
标有※者，为有条件（即采取一定的辅助措施后）适用：
标有×者，为不适用：
2、D-代表所顶管段的外径（mm）。
5.施工阶段及监理控制要点5.1、工作井验收
5.1.1、工作井最小长度要求
（1）当按顶管机长度确定时，工作井的最小内净长度可按下列公式计算:
L≥l1+l3+k
式中L—工作井的最小内净长度（m）
l1—顶管机下井时最小长度（m）
l3—千斤顶长度（m）
k—后座和顶铁的厚度及安装富余量（m）
（2）当按下井管节长度确定时，工作井的内净长度可按下列公式计算：
L≥l2+l3+l4+k
式中l2—下井管节长度（m）
l4—留在井内的管道最小长度（m）
（3）工作井的最小内净长度应按上述两种方法计算结果取大值。
5.1.2、工作井最小宽度要求
（1）浅工作井内净宽度可按下列公式计算：
B=D1+（2.0~2.4）
式中B—工作井的内净宽度（m）
D1—管道的外径（m）
（2）深工作井的内净宽度可按下列公式计算：
B=3D1+（2.0~2.4）
5.1.3、工作井深度要求
工作井底板面深度应按下列公式计算：
H=Hs+D1+h
式中H—工作井底板面最小深度（m）
Hs—管顶覆土层厚度（m）
h—管底操作空间（m）
钢管可取0.7~0.8m；玻璃钢夹砂管和钢筋混凝土管等可取0.4~0.5m。
5.2、导轨安装控制要求
（1）导轨是在基础上安装的轨道，一般采用装配式。
管节在顶进前先安放在导轨上。
在顶进管道入土前，导轨承担导向功能，以保证管节按设计高程和方向前进。
导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：
a.两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。
b.导轨安装的允许偏差应为：
轴线位置：
3mm；顶面高程：
0～+3mm；两轨内距：
±2mm；
c.安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。
d.导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。
（2）导轨应选用钢质材料制作，导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一致，此副导轨用于防止机头进洞后低头。
（3）两轨道之间的轨距B可以根据公式求得：
式中：
B——基坑导轨两轨之间的宽度，m；
D0——顶进管道外径，m；
D——顶进管道内径，m。
5.3后座墙控制要求
（1）后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。
在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶管施工就要停顿。
后座墙的设计要通过详细计算。
（2）后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。
要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。
在设计和安装后座墙时，应使其满足如下要求：
①要有充分的强度：
在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。
②要有足够的刚度：
当受到主顶工作站的反作用力时，后座墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。
③后座墙表面要平直：
后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。
④材质要均匀后座墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后坐力时造成后座墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。
⑤后座墙体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直；垂直度不大于0.1%H，水平扭转度不大于0.1%L。
（“H”为后座墙高度，“L”为后座墙长度。
）
5.4、主顶油缸及油泵站控制要求
5.4.1千斤顶的安装应符合下列规定：
（1）千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；
（2）当千斤顶多于一台时，应取偶数，应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。
当千斤顶规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；
（3）千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。
5.4.2、油泵安装和运转应符合下列规定：
（1）油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；
（2）油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；
（3）顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；
（4）顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；
（5）千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
5.5、洞口止水装置安装控制
顶管过程中，管节与洞口之间有一定的间隙。
此间隙如果不封住，地下水和泥砂就会从该间隙中流到井中，轻者会影响工作井的作业，严重的会造成洞口上部地表塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的构筑物和地下管线的安全，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节。
（P42）
1-预埋钢环2-压板3-橡胶圈4-安装钢环5-混凝土管6-井壁
主要由预埋钢环、压板、橡胶圈和安装钢环四大部分组成。
具体做法是先找准中心位置，安装钢环与预埋钢环焊接。
在安装钢环上焊有数根安装橡胶圈和压板用的螺栓。
压板上开有长槽，这样压板就可沿洞口直径方向移动，从而可以调整由于顶管与洞口止水圈之间的不同心而造成的止水圈橡胶板的外翻，
用复式橡胶止水，根据水头压力可以用一层～三层来选择，而且既能平面止水又能轴线止水。
缺点是在施工中，会因磨损严重而失去止水效果，且不易更换。
橡胶质量要求较高，具体要求是：
拉伸量>300%，肖氏硬度50±5度范围内，还要具有一定的耐磨性和较大的扯断拉力。
5.6顶管机的安装和调试控制
（1）顶管机安装前应作一次安装调试，油管安装前应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。
（2）顶管机的尺寸和结构应完全符合实际工程要求，在吊装前应做详细的检查。
（3）在吊装顶管机时应平稳、缓慢、避免任何冲击和碰撞。
（4）顶管机安放在导轨上后，应测量前后端中心的方向偏差和相对高差，并作好记录，顶管机的接触面必须相互吻合。
（5）将顶管机和电路、油路、水路、气压、泥浆管路和控制系统等进行逐一连接，要求个部件安装正确、连接牢固、不得渗漏，要求安装后对个分系统进行认真检查和试运行，达到正常运转。
（6）顶管机下坑后，刀盘应离开封门1m左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不应超过5mm，然后开始凿除封门，封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，使掘进机刀盘贴住前方土体。
5.7进出洞口土体加固控制
为防止进、出洞口开启时，工作井或接收井外壁土体及地下水大量涌入进内，洞门开启前必须对工作井及接收井外侧土体进行加固。
常见加固的方法为，高压旋喷桩、深层搅拌桩、压密注浆、双液注浆。
无论采用哪种加固方法都必须保证洞口外侧的地下水和泥土不涌入井内。
顶管出洞加固强度不宜过高，一般无侧限抗压强度为0.8MPa就足够了，但是加固的土体强度应该比较均匀，且具有良好的抗渗性能。
5.8出洞的顶管机姿态控制
1、基坑导轨精度高，轴线与设计值一致：
2、要保持开挖面的土体稳定，只有稳定的开挖面才能使得的顶管机的导向正确：
3、出洞顶管机姿态主要是通过调整主顶油缸的编组实现的：
4、出洞过程中应可能做到连续慢速顶进。
5.9防顶管机磕头及后退措施控制
1、在洞内下部填上一些硬粘土或者采用低标号混凝土在洞内下部浇一块托板，把顶管机托起：
另一种做法是在洞内再预埋一副短的延伸导轨，它可把顶管机托起：
2、把顶管机与前几节管节用拉杆连接起来：
3、调整后座主千斤顶的合力中心，一定发现下磕趋势立即用底部的千斤顶进行纠偏；
4、在洞口两侧各安装上一只手拉葫芦，当主顶油缸回缩前，设法用手拉葫芦把最后一节顶管或顶管机拉住不让它后退，
5.10顶进时顶力及控制压力的设定
顶管施工时，施工单位采用多少顶力应受到设计允许顶力的制约，设计单位应根据计算，提供工作井的允许顶力和顶管管材的允许顶力，供顶管单位选择顶管的顶力设备参考。
顶力计算的理论公式
《给排水工程顶管技术规程》（CECS246：
2008）和《顶管工程施工规程》（DG/TJ08-2049-2008）中采用的公式
P=лD1Lfs+PF
P－计算的总顶力（kN）
D1－管道外径（m）
L－管道的顶进长度（m）
fs－管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2）见附表二
PF－顶管机的迎面阻力（kN）见附表一此公式目前比较通用，适用于使用减阻泥浆的顶管、补助将则不适用。
顶管机的迎面阻力公式附表一
顶管机端面
常用机型
迎面阻力公式
式中符号
刃口
机械式人工挖掘式
PF=л（Dg-t）tR
t刃口厚度（m）
喇叭口
挤压式
PF=л/4Dg2（1-e）R
e开口率
网格
挤压式
PF=л/4Dg2aR
a网格截面参数可取a=0.6～1.0
网格加气压
气压平衡式
PF=л/4Dg2（aR-Pn）
Pn气压（kN/m2）
大刀盘切削
土压平衡式泥水平衡式
PF=л/4Dg2rsHS
rs土的重度（kN/m3）HS覆土深度（m）
注：
1、Dg顶管机外径（m）
2、R挤压阻力（kN/m2），可取R=300～500kN/m2
3、当人工挖掘。
机顶和机侧可以超挖时，PF=0
触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力fs附表二
土的种类
软黏土
粉性土
粉细土
中粗砂
触变泥浆
混凝土管
2.0～5.0
5.0～8.0
8.0～11.0
11.0～16.0
钢管
2.0～4.0
4.0～7.0
7.0～11.0
10.0～13.0
注：
1、玻璃纤维增强塑料夹砂管可参照钢管乘以0.8系数
2、当触变泥浆技术、管壁与土之间能形成稳定连续泥浆套，不论土质均取fs=0.2～0.5：
3、采用其他减阻泥浆的摩阻力应通过试验确定：
4、遇软黏土时，可取软粘土的下限。
曲线段顶力估算
曲线顶管与直线顶管相比有两个不同：
接头有转角、管节上的顶力与管节不平行。
就是这一原因造成了曲线顶管的顶力有别于直线顶管。
Pn=P0×[1-（cosa-r.sina）]n+fk.πDL
D－管道外径（m）
P0－起始段的顶力（kN）
Pn－第n段的顶力（kN）
n－管段数量
r－管壁与土的摩擦系数
a－顶力与管端的夹角
fk－管壁与土的平均摩阻力（kN/m2）
5.10.1圆形工作井在顶力作用下，土体的允许顶力Ptk必须满足下式要求
Ptk≤ξ（0.8Epk-Eep.k）
Epk=3/4πrhffpkEep.k=3/4πrhffep.k
hf－顶力距刃脚底的距离（m）Eep.k－沉井前方主动土压力合力标准值（kN）
r－沉井外壁半径（m）Epk－沉井后方被动土压力合力标准值（kN）
fep.k－最大主动土压力（kN/m2）Ptk－顶力标准值（kN）
fpk－最大被动土压力（kN/m2）
ξ－考虑合力作用点可能不一致的折减系数ξ=（hf-∣hf-hp∣）hf
5.10.2矩形工作井在顶力作用下，后背土体允许顶力必须满足下式要求
Ptk≤ξ（0.8Epk-Eep.k）
Eep.k－沉井前壁板上主动土压力合力标准值（kN）
Epk－沉井后壁板上被动土压力合力标准值（kN）
ξ－考虑合力作用点可能不一致的折减系数ξ=（hf-∣hf-hp∣）hf
5.10.3混凝土管顶管传力面允许最大顶力
Fdc=feAp×0.5Φ1Φ2Φ3÷Φ5rQd
Fdc-混凝土管道允许顶力设计值（N）
Φ1-混凝土材料受压强度折减系数，可取0.90
Φ2-偏心受压强度提高系数，可取
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