روش اجرای تاپ دان
به در اکثر موارد، ساخت اسکلت تاپ دان بتنی با اجرای فونداسیون آغاز می‌شود. بااین‌حال، در روش ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان، عملیات اجرای فونداسیون به‌عنوان آخرین مرحله اجرا می‌گردد.به‌طورکلی، چارچوب اجرای روش ساخت از بالا به پایین به این شکل است:
حفر چاهک در تاپ داون
شروع اجرای این تکنیک با حفاری چاهک‌ها آغاز می‌شود که به دلیل اجرای شمع و ستون بتنی تعبیه می‌گردند. در این فرایند منحصربه‌فرد، شمع‌ها به‌عنوان عناصر موقتی عمل کرده که نقش انتقال بار سازه را به زمین دارند.در مرحله نهایی روش ساخت از بالا به پایین، فونداسیون نقش سرشمع بتنی را ایفا می‌کند. همچنین، ظرفیت باربری شمع‌ها در زمان طراحی محاسبه می‌شود؛ به همین دلیل، مجموع شمع‌ها و سرشمع باعث تشکیل یک فونداسیون قوی می‌گردند.چاهک‌ها می‌توانند به دو صورت دستی یا با استفاده از ماشین‌آلات حفر، ایجاد شوند.
در مواردی که از روش ساخت چاهک‌های دستی استفاده می‌شود، خاک زمین مورد نظر باید دارای چسبندگی نسبی باشد تا جداره چاهک پایدار باقی بماند؛ اما اگر از تجهیزات مناسب نظیر بنتونیت و کیسینگ یا غلاف فولادی استفاده گردد، این محدودیت‌ها برطرف خواهند شد.قطر این چاهک‌ها باید حداقل 80 سانتی‌متر تا یک متر باشد تا افراد بتوانند به‌راحتی وارد آن شوند. همچنین، عمق چاهک‌ها بر اساس میزان گودبرداری به‌علاوه طول شمع محاسبه شده و پس از حفر چاهک‌ها، قفسه آرماتورها در داخل آن قرار داده می‌شود.
نصب ستون
در مرحله بعدی ستون‌های بتنی در داخل چاهک با طول گیرداری تعیین شده و قرار می‌گیرند. شمع بتن‌ریزی نیز در این مرحله از کار انجام می‌گردد. این روش، به‌عنوان تاپ دان، برای سازه‌های زیر تراز همکف استفاده می‌شود. یکی از مزیت‌های آن، سطح صاف و صیقلی ستون‌های پیش ساخته است که در زمان نازک‌کاری سازه، عملیات را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، جهت جلوگیری از استفاده از ستون پیش ساخته، می‌توان از روش‌های دیگر نیز استفاده نمود.
ساخت ستون‌های بتنی درجا با مقاطع مختلف مانند مربع، مستطیل یا دایره‌ای بستگی به تجهیزات حفاری موجود دارد. این ستون‌ها، از سازه‌های لغزشی یا جاذب لرزه بهره‌مند می‌شوند. در تاپ داون، از ترکیب ستون‌های لاغر با ژاکت بتنی در حین ساخت سازه اصلی استفاده می‌شود. این ستون‌ها می‌توانند از جنس فولاد باشند و جهت اجرای آن‌ها، آرماتوربندی در کارگاه دیگری انجام می‌گیرد. پس از ریختن بتن و تراکم آن، سطح ستون‌ها پرداخته شده و به سازه اصلی اضافه می‌شوند. این روش، بهبود استحکام و عملکرد سازه را تضمین می‌کند.
دال کف ساختمان در تاپ داون
در مرحله بعد از اجرای ستون‌ها، تیرها و دال کف ساختمان اجرا می‌شود. این فرایند با دقت و با توجه به جزئیات مهمی که در مراحل ساخت سازه مؤثر هستند، انجام می‌گیرد.برای شروع، ابتدا گودبرداری به عمق دو تا سه متر انجام می‌شود که کمتر از عمق بحرانی است. ماشین‌های مورد نیاز در این عمق قرار دارند و مواد و تجهیزات برای اجرای کار به‌راحتی در دسترس هستند. این اقدام همچنین امکان اجرای دال کف در تراز صفر را به‌راحتی فراهم می‌کند. بعد از اجرای عملیات گودبرداری، با دقت به محل بازشوها و رسیدن و دسترسی به طبقات پایین، بتن‌ریزی و آرماتوربندی آغاز می‌شود. این مرحله با دقت و بهره‌گیری از تجهیزات مناسب صورت گرفته تا دال کف به شکل کامل و باکیفیت بر روی ستون‌ها قرار گیرد.
رای جابه‌جایی ماشین‌آلات حفاری و دسترسی به طبقات پایین‌تر، ابعاد و موقعیت بازشوها باید به‌گونه‌ای باشند که مناسب جابه‌جایی این ماشین‌آلات و ایمنی در دسترسی به طبقات پایین‌تر باشد. علاوه بر این، تمهیدات لازم جهت آرماتوربندی و بتن‌ریزی نهایی باید در نظر گرفته شود تا بازشوها در انتهای پروژه به‌درستی بسته شوند.دال کف به‌عنوان یک سازه دائمی عمل می‌کند و نقش قیدهای فشاری در روش حفاری مهاربندی شده را بر عهده می‌گیرد. این سازه به‌طور مداوم در برابر فشار خاک پشت دیوارهای نگه‌دارنده مقاومت نشان داده و با جلوگیری از نفوذ آب و عوامل دیگر، به پایداری سازه کمک می‌کند.
آرماتوربندی دیوار حائل
در این مرحله، آرماتوربندی دیوار حائل طبقه منفی یک به همراه آرماتور تیر اجرا می‌شود. آرماتوربندی دیوار حائل در طبقه‌های منفی از ساختمان اهمیت زیادی دارد و نقش اساسی در ایمنی و استحکام سازه ایفا می‌کند. در این فرآیند، آرماتورهای فولادی به شکل شبکه‌ای در داخل دیوار حائل قرار می‌گیرند تا مقاومت و پایداری دیوار تضمین شود.همچنین، آرماتورهای تیر پایین دیوار نیز به‌منظور افزایش استحکام و انتقال بارها به سازه اجرا می‌شوند. این تیرها به‌عنوان پشتیبانی اضافی برای دیوار حائل عمل کرده و در توزیع یکنواخت‌تر بارها به سازه نقش دارند. به‌این‌ترتیب، با اجرای آرماتوربندی دقیق در این مرحله، عملکرد و عمر مفید سازه بهبود می‌یابد.
قالب‌بندی و بتن‌ریزی
در این مرحله، پس از آرماتوربندی دیوار حائل طبقه منفی یک، قالب‌بندی و بتن‌ریزی انجام می‌شود. این فرآیند به‌دقت اجرا شده تا دیوار حائل به‌طور صحیح و با استحکام مناسب ساخته شود.در این مرحله از قلاب‌ها برای تأمین استحکام و ماندگاری قالب در مقابل فشارهای خاکی استفاده می‌شود. این ابزار روی ستون‌ها نصب شده و در هنگام قالب‌بندی دیوار حائل، دستک‌هایی از پشت قالب و از داخل قلاب رد می‌شود تا قالب محکم باقی بماند. این اقدام جهت جلوگیری از جابجایی قالب در مقابل فشارهای خاکی زیاد انجام می‌شود.
توجه به استفاده از قلاب‌ها به دلیل استقرار جک‌ها روی خاک و امکان در رفتن آن‌ها از اهمیت ویژه برخوردار است. این قلاب‌ها به‌عنوان نقاط ثابت قالب در مقابل فشارهای خاکی عمل کرده و قالب را در موقعیت صحیح نگه می‌دارند.تیر تراز پایین دیوار نیز در این مرحله آرماتوربندی می‌شود، اما فقط دیوار حائل قالب‌بندی و بتن‌ریزی می‌گردد. برای استقرار قالب دیوار حائل روی تیر در آرماتورهای تیر بافته شده، داخل آن را با خاک پر می‌کنند تا تکیه‌گاه مناسبی برای قالب دیوار ایجاد شود. هنگامی‌که خاک‌برداری در طبقات پایین صورت گیرد و از آرماتورهای تیر خاک خارج می‌شود، سقف آن باید بتن‌ریزی گردد.
خاک‌برداری
در این مرحله از ساختمان، پس از انجام خاک‌برداری تا تراز طبقه منفی دو به‌علاوه ارتفاع تیر پایین دیوار، مراحل قالب‌بندی و بتن‌ریزی حائل آغاز می‌شود. در ابتدا، ارتفاعی به میزان یک طبقه آماده شده و در این زمان می‌توان مشاهده کرد که دیوارهای حائل طبقات بالا به‌صورت معلق در هوا قرار می‌گیرند.سپس، سطح برداشته شده به‌صورت مسطح یا با ایجاد رگلاژ (نوارهای عمیق در سطح خاک‌برداری) آماده می‌شود. این مرحله مهم است زیرا سطح پایه بتنی دیوارها باید به‌دقت و صاف باشد تا در مراحل بعدی اجرای قالب‌بندی و بتن‌ریزی به مشکل برنخوریم.در نهایت، قالب‌بندی دیوار حائل انجام شده و پس از قرار دادن قلاب‌های متناسب با فشارهای ممکنه، بتن روی آرماتورهای قالب دیوار ریخته می‌شود. این مراحل اجرایی به‌منظور تأمین استحکام و پایداری دیوار حائل در طبقات بالا انجام می‌شود.
.مزیت پایدارسازی گود به روش تاپ دان
تکنیک بالا به پایین با مزایا و ویژگی‌های زیر همراه است:
- ایمنی بیشتر: دال‌های کف با سختی بیشتری نسبت به قیدهای فشاری فولادی در این شیوه استفاده می‌شوند که باعث افزایش سطح ایمنی می‌گردد.
- کاهش زمان و هزینه: این روش با فراهم کردن امکان هم‌زمانی در اجرای سازه اصلی و سازه زیرزمینی، منجر به کاهش زمان ساخت و هزینه‌های مرتبط می‌گردد.
- عدم نیاز به رضایت همسایه‌ها: همان‌طور که اشاره شد، در مقایسه با روش‌های دیگر ساخت، نیاز به اخذ رضایت از همسایه‌های مجاور برای اجرای این متد وجود ندارد.
- فضای کاری بیشتر: در گودبرداری به روش تاپ دان امکان ایجاد فضای کاری بیشتر در مقایسه با روش‌های سنتی وجود دارد؛ زیرا هر دو بخش اصلی و زیرزمینی هم‌زمان ساخته می‌شوند.
- مستقل بودن کیفیت اجرا از شرایط جوی: ساخت از بالا به پایین، با مستقل بودن کیفیت اجرا از شرایط جوی، به‌عنوان یک مزیت مهم شناخته می‌شود. این روش با اجرای هم‌زمان در محیط‌های هوایی متغیر، کیفیت ساخت را حفظ می‌کند.
معایب تکنیک بالا به پایین
تکنیک ساخت تاپ داون، همچنین با معایبی نیز همراه است که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهیم کرد:
هزینه نسبتاً بالای روش ساخت از بالا به پایین به دلیل اجرای پی‌های عمیق یکی از معایب آن است.
افزایش مدت زمان ساخت سازه زیرزمین ممکن است باعث جابه‌جایی افقی دیوارهای نگه‌دارنده یا نشست زمین شود و دلیل این امر افزایش خزش در خاک‌های نرم است.
کیفیت اجرا نیز ممکن است تحت تأثیر سیستم تهویه هوا و سیستم روشنایی زیر دال‌های کف قرار گیرد؛ به‌عبارت‌دیگر، در صورت نبود نور کافی، جزئیات اجرایی به‌درستی انجام نمی‌شود.
با توجه به تخصصی بودن کار، این روش نیاز به اکیپ اجرایی متخصص دارد و کار آن به دلیل پیچیدگی آن، سختی بالایی دارد.
در این تکنیک، دسترسی به گود تنها از طریق بازشوها امکان‌پذیر است که این موضوع باعث افزایش دشواری در اجرای کار می‌شود.
در سازه‌های فلزی، در صورت استفاده از اتصالات پیچی و عدم اجرای صحیح آن‌ها، احتمال عدم اتصال دقیق بین تیر و ستون وجود دارد که ممکن است به ساختار آسیب برساند.
موقعیت‌های استفاده از تاپ داون
یکی از عواملی که مهندسان را به استفاده از تکنیک تاپ دان سوق می‌دهد، محدودیت فضای عملکردی برای ساخت‌وساز است. به‌ویژه برای ساختمان‌هایی که در نزدیکی شرایط ترافیک شهری یا در مکان‌های با فضای محدود و شرایط دشوار قرار دارند. با استفاده از روش تاپ دان می‌توان مشکلات ترافیکی ساختمان‌هایی که در کنار شاره‌های اصلی شهری قرار دارند و ترافیک زیادی ایجاد کرده‌اند را، بهبود بخشید.
مخصوصاً ساختمان‌های قرار گرفته در محل‌های حیاتی شهری با شرایط فضای محدود و ترافیک چالش‌برانگیز، نیاز به طبقات زیادی در زیرزمین برای پارکینگ و سایر مصارف دارند. افزایش تعداد طبقات ممکن است باعث بیشتر شدن عمق گود شده و با مشکلاتی همچون سطح کم فضا برای گودبرداری و محدودیت عملکرد ماشین‌آلات روبرو شود. این چالش‌ها با استفاده از روش تاپ دان به‌خوبی مدیریت می‌شوند.
همچنین، در مواجهه با مشکلات زمانی که می‌تواند برخی پروژه‌ها را درگیر کند، نیز بدین گونه است. به‌عنوان‌مثال در اجرای ایستگاه‌های مترو زیرزمینی در شهرها، تأخیر به‌سرعت، خسارات ترافیکی فراهم می‌کند. استفاده از یک روش ساخت سریع و مؤثر مانند تاپ دان، امری حیاتی به شمار می‌آید.در پروژه‌هایی که سطح آب زیرزمینی در پروژه وجود دارد، حفاری و پایدارسازی گود تا تراز کف گود مشکلات زیادی برای مهندسین ایجاد می‌کند. اجرای تکنیک بالا به پایین، با بهره‌گیری از دیوارهای دیافراگمی و شمع‌های عمیق، جلوی ورود آب به محل اجرای فونداسیون و ستون‌ها را می‌گیرد. این اقدام باعث کاهش چشمگیر مشکلات ناشی از سطح بالای آب زیرزمینی می‌شود.
به‌طورکلی، روش تاپ دان در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- احداث تونل‌ها شهری و غیرشهری
- پل‌های زیرگذر شهری و غیرشهری
- ساخت ایستگاه‌های مترو در زیر شریان‌های اصلی
- ساخت فضاهای زیرزمینی مانند مخازن آب و فاضلاب
- ساختمان‌ها در مناطق پرتراکم شهری با طبقات زیرزمین زیاد
ضرورت تخصص و مهارت در اجرای سازه‌های تاپ داون
اجرای سازه به روش بالا به پایین، علاوه بر نیاز به یک طراحی خاص، به نیروهای متخصص در اجرا نیز وابسته است. تکنسین‌های ماهر در این حوزه باید دانش کامل داشته و به جزئیات اجرایی کار مسلط باشند تا سازه با بهترین کیفیت اجرا گردد. به‌طور قطعی، استفاده از نیروهای کار نابلد و ناآشنا با این نوع از ساخت‌وساز، ممکن است باعث بروز اشکالات اجرایی فراوان در طول پروژه گردد.
این مشکلات به دلیل خصوصیات طراحی خاص این نوع پروژه‌ها، برای مجریان اجرایی چالش آفرین خواهد بود؛ بنابراین، بهترین پیشنهاد این است که برای اجرای پروژه‌های ساختاری به روش تاپ داون، به افراد متخصص و با تجربه در حوزه اجرای سازه به این روش اعتماد نمایید.گروه مهندسی ، با استناد به دانش و تجربه متخصصان خود و بهره‌گیری از تجهیزات کارآمد و استاندارد، می‌تواند تمامی آزمایشات صحرایی و آزمایشگاهی ژئوتکنیک با رعایت جدیدترین استانداردهای جهانی، فعالیت در زمینه‌های طراحی و پایدارسازی گود به روش‌های نیلینگ، خرپا، مهار متقابل، طرح و اجرای بهسازی خاک با استفاده از روش‌های کم‌عمق و عمیق و ارائه خدمات تخریب و بازسازی را با بالاترین کیفیت اجرا نماید.