روش ساخت از بالا به پایین و یا تاپ دان Top Down به عنوان روشی نسبتا جدید برای پایدارسازی گود به شمار می رود. در حال حاضر این روش در صنعت ساختمان سازی رواج زیادی یافته است. به منظور پایدارسازی گود با استفاده از روش تاپ دان می توان طبقات زیر زمین، روی زمین و تراز زیر پی را به طور همزمان اجرا نمود.
پایدار سازی گود از طریق روش Top Down در موارد زیر به کار برده می شود :
در هنگام بالا بودن سطح آب زیرزمینی
محدود بودن فضا
تداخل داشتن با ترافیک در خیابان ها
عدم رضایت همسایه های مجاور
و غیر
تاریخچه ساخت از بالا به پایین (تاپ دان)
در دهه ۷۰ میلادی برای نخستین بار تاپ دان در پاریس و میلان به منظور ساخت ایستگاه مترو مورد استفاده قرار گرفت. این روش با نام برش و پوشش معرفی شد. در این روش ابتدا سازه اصلی تونل بنا گردید و سپس محیط خارجی آن را خاکریزی شد.در سال ۱۹۳۵ در شهر توکیو برای سرعت بخشیدن به ساخت ساختمان از تاپ دان استفاده کردند.شرکت lcos در شهر میلان در سال ۱۹۵۰ توانست ترکیبی از تاپ دان و دیوار دیافراگمی را اجرا کند. به مرور زمان این روش ترکیبی در سایر نقاط جهان از جمله ایران نیز به کار برده شد
تاپ دان فلزی
در ساختمان سازی با استفاده از روش تاپ دان ممکن است که اسکلت ساختمان از مدل اسکلت فلزی باشد و برای ستون ها و سقف آن ها معمولاً از سیستم های فولادی استفاده می کنند. سقف این سازه شامل تیرچه بلوک و یا ترکیبی از بتن و فولاد با عرشه فولادی خواهد بود.
استفاده از سقف تیرچه و بلوک برای طبقات زیرزمینی و سازه هایی با تعداد طبقات زیاد در روش ساخت از بالا به پایین گزینه مناسبی نخواهد بود، زیرا فشار جانبی خاک سبب ایجاد نیرو های درون صفحه ای می شود. در این شرایط اسکلت فلزی، سیستم سقف مختلط با عرشه فولادی برای روش تاپ دان مناسب تر خواهد بود. به کار بردن ستون های فولادی در اسکلت ساختمان در جهت کاهش وزن سازه نقش موثری دارد.یکی از معایب ستون های فولادی آن است که نسبت به بتن های مسلح از قیمت بالا تری برخوردار می باشند. ستون هایی که دارای مقطع مختلط CFT هستند به منظور اجرای اسکلت فلزی در روش تاپ دان بهترین گزینه است
به طور کلی اتصال ستون های فولادی با شمع های بتنی به دو روش انجام می شود.
در روش اول انتهای ستون به برشگیر مسلح شده و سپس درون شمع قرار داده می شود.در روش دوم ابتدا یک ستون را روی شمع نصب می کنند و سپس نسبت به اجرای ستون فلزی روی آن اقدام خواهند کرد.یکی از نکات قابل توجه در اجرای ستون های فولادی پیرامونی آن است که دیوار های حائل قسمتی از فشار خاک را به ستون های پیرامونی منتقل می کنند. در واقع وجود اتصالی مناسب بین دیوار حائل و ستون های پیرامونی ضرورت دارد
روش اجرای تاپ دان
در پروژه های پایدارسازی گود با توجه به شرایطی که وجود دارد روش اجرای تاپ دان نیز متفاوت خواهد بود. به طور کلی اجرای تاپ دان شامل مراحل زیر می شود.
اجرای دیوار های حائل محیطی:
در برخی موارد دیوار های حائل محیطی تا عمقی مشخص زیر پی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند.این دیوار ها با استفاده از روش هایی همچون دیوار دیافراگمی، شمع سکانتی، شمع پیوسته، سپر فولادی و ستون جت گروتینگ اجرا می شوند. دیوار های دیافراگمی نسبت به سایر روش ها کاربرد بیشتری دارند.
حفاری محل شمع های باربر:
یکی از اصلی ترین مراحل در پایدارسازی گود با استفاده از روش ساخت از بالا به پایین، اجرای ستون های اصلی سازه خواهد بود.در این مرحله ابتدا در زیر پی ها شمع هایی را قرار می دهند تا پس از آن فرآیند اجرای ستون های سازه امکان‌پذیر شود.ستون ها در سازه های بتنی و یا فولادی از طریق روش های زیر روی شمع ها اجرا خواهند شد.ستون های بتنی درجا با مقاطع مستطیلی، مربعی و دایره ای متناسب با تجهیزات حفاری
ستون های بتنی پیش ساخته
ترکیب ستون لاغر با ژاکت بتنی
ستون مرکب فولادی
اجرای دال همکف:
بعد از اجرای ستون های سازه عملیات بتن ریزی و دال کف در بالای شمع ها و دیوار های کناری و روی ستون ها انجام خواهد شد. در این مرحله باید محل بازشو های دسترسی به طبقات پایین نیز در نظر گرفته شود.اندازه و محل بازشو ها باید متناسب با تجهیزات و ماشین آلات حفاری باشد. وجود دال بتنی اهمیت دارد، زیرا سبب جلوگیری از ریزش گود می شود.
شروع خاکبرداری از طبقه زیر همکف:
پس از اتمام مرحله دال همکف و گیرش بتن عملیات گودبرداری و خاکبرداری آغاز می شود. بعد از صاف شدن زمین و تراز شدن سقف پایین عملیات آرماتوربندی و بتن ریزی این سقف انجام خواهد شد.متصل شدن سقف به ستون و دیوار ها از طریق اتصالات جوشی و مکانیکی انجام می گردد. توجه به نکات زیر در این مرحله حائز اهمیت خواهد بود.
وضعیت لایه های مختلف خاک
دقیق بودن ارتفاع حفاری
انتخاب ماشین آلاتی با ارتفاع کوتاه
انتخاب ماشین آلاتی با قدرت زیاد
اجرای آرماتوربندی و بتن ریزی لایه های تکمیلی:
بعد از اتمام مرحله گودبرداری و خارج شدن ماشین آلات نوبت به عملیات آرماتوربندی و بتن ریزی لایه دوم در اطراف ستون ها و قسمت داخلی دیوار های دیافراگمی است.
اتصال ستون ها به دال بتنی در روش تاپ دان
فرآیند پروژه در روش ساخت از بالا به پایین و یا تاپ دان برعکس پروژه های معمولی می باشد که در این شرایط باید به برخی نکات مهم توجه فرمایید.اتصال صحیح ستون و دال به یکدیگر نیازمند تمهیدات خاصی می باشد که در ادامه ذکر خواهیم کرد.در هنگام استفاده از ستون های بتنی به صفحه های اتصال انتظار روی آرماتوربندی نیاز می باشد.اتصال سقف به ستون و دیوار های اصلی از طریق اتصالات جوشی و مکانیکی امکان‌پذیر خواهد بود.
اجرای آب بندی اتصال شیاری دال سقف به دیوار های اطراف
فرآیند اجرای آب‌بندی اتصال شیاری به دیوار های اطراف آن شامل مراحلی می باشد که عبارتند از:
در مرحله اول باید در محل اتصال شبکه میلگرد فولادی و دیوار های دیافراگمی فوم قرار داده شود. پس از رسیدن به عمق مورد نظر در زمان گودبرداری در تراز اتصالات و سقف باید فوم ها را از بین بروند
مزایای ساخت تونل با روش تاپ دان
افزایش سرعت بهره‌برداری سطح بالای تونل و نداشتن تداخل با رفت و آمد های شهری
کاربرد مفید دیوار های گودبرداری به جای دیوار های سازه ای
کاهش تعداد مهار های متقابل یا استرات از طریق عملکرد دال
عدم نیاز به ساخت سازه نگهبان و کاهش هزینه ها
کاهش زمان عملیات ساخت تونل از طریق همپوشانی تاسیسات برقی و مکانیکی
تجهیز کردن کارگاه در قسمت بالای ستون گودبرداری
محافظت از تمامی بخش ها به دلیل سر پوشیدن بودن
تفاوت روش ساخت از بالا به پایین در سازه های بتنی و فولادی
تفاوت های سازه های بتنی در ساخت تاپ دان شامل موارد زیر می شود.
نحوه اجرا
زمانبندی
طریقه حمل
نحوه انبار مصالح
نوع اتصال
مبانی طراحی و اجرای پروژه
مزایای روش ساخت تاپ دان
انجام گودبرداری روی خاک طبیعی
نیاز نداشتن جلب رضایت همسایه های مجاور برای گودبرداری
عدم نیاز به سازه نگهبان موقت
بهترین گزینه برای گود های واقع شده در مناطق شهری
مناسب برای محیط های شلوغ و پر رفت و آمد
کاهش زمان ساخت زیرسازه و روسازه پروژه
کاهش تغییر شکل های ناشی از گودبرداری
دائمی بودن سازه نگهبان
محدود نبودن اجرا در زمین ها با اندازه ها و اشکال مختلف
امکان انطباق بر اساس روش های زهکشی
وابسته نبودن اجرای روش Top Down به جنس خاک
معایب اجرای روش Top Down
پیچیده بودن اتصال ها به دیوار های حائل و ستون ها
خروج ستون های میانی از محور در صورت طراحی و اجرای اشتباه
محدود بودن دسترسی به گود توسط بازشو ها
سخت بودن خاکبرداری
پایین بودن سرعت اجرای زیرسازه
کاهش کیفیت سیستم آب بندی
عدم تغییر طرح و عمیق نمودن گود
نیازمند تجهیزات و ماشین آلات خاص برای شروع پروژه
پیچیده بودن پروژه و نیازمند بودن به افراد مجرب و متخصص
ضروری بودن طراحی توسط متخصصان سازه
محدود بودن اجرای اسکلت های بتنی