ساخت و ساز با روش از بالا به پایین به عنوان یک پیشرفت عظیم در ساخت ساز‌ه‌های بزرگ زیرزمینی (تونل) اولین بار در دهه 1970 در ساخت ایستگاه‌های مترو در پاریس و میلان مورد استفاده قرارگرفت و روش (برش) نام گرفت.
عناوین اصلی این مطلب
تاپ داون
مانند تمامی پروژ‌ه‌های ساختمانی یکی از مهم‌ترین مراحل فاز صفر (بررسی) است. پس از اتمام مطالعات ژئوتکنیکی و شناخت کامل و دقیق لایه‌های خاک، تعیین سطح آب زیرزمینی، بررسی وضعیت همسایگان، بررسی اندرکنش سازه و خاک، تعیین بارهای وارد‌ه بر روی زمین شمع و دیوار دیافراگمی محصور در مراحل مختلف ساخت، تعیین بارهای ثقلی و جانبی بر سازه، با هماهنگی کامل طراح ژئوتکنیک و سازه، جزئیات اجرایی سازه تهیه می شود. این مرحله حساس ترین قسمت کار است، زیرا کوچک‌ترین خطا در محاسبات می تواند منجر به شکست پروژه شود.
مراحل روش تاپ دان
برای هر پروژه، با توجه به نوع و شرایط خاص آن، فرآیند اجرای تاپ دان ممکن است کمی متفاوت باشد. به طور کلی، مراحل اعمال تاپ دان به شرح زیر است
1- اجرای دیوارهای حائل محیطی
به منظور تثبیت خاک روی دیوار گودال، ابتدا دیوارهای حائل در عمق معینی زیر سطح پی در زیرزمین ساخته می شود تا با ظرفیت باربری به سنگ بستر برسد. این دیوار‌ها که در ابتدا نقش یک سازه امنیتی موقت را ایفا می کردند، در مراحل بعدی به عنوان دیوار سازه ای دائمی مورد استفاده قرار گرفتند. در صورت بالا بودن سطح آب زیرزمینی سیستم ضدآب نیز در این مرحله اجرا می‌شود. بسته به شرایط پروژه، الزامات طراحی و مطالعات ژئوتکنیکی، برای جلوگیری از ریزش خاک، دیوارهای حائل ممکن است با یکی از روش زیر اجرا شود:
- دیوار بتن آرمه توکار
- دیوارهای دیافراگمی پیش ساخته بتنی با استفاده از دوغاب بنتونیت روش
- شمع سکانتی
- شمع‌های پیوسته
- سپر فولادی
- ستون‌های جت گروتینگ
- دیوارحائل دیافراگمی به دلیل مزایای فراوانی که دارد بیش‌تر از سایر روش اجرایی در ساخت دیوارهای محیطی سازه زیرزمینی استفاده می‌شود.
- برای اتصال دیوارهای حائل به دال سقف در زیر طبقات، باید صفحات انتظار برای اتصالات بعدی در سطوح معین تهیه شود.
2- حفاری
شمع‌ها که اساس سازه هستند با روش معمولی تا عمق مشخص سوراخ شده و تا سطح فونداسیون بتن ریزی میشوند. بسته به نوع پروژه، در صورت نیاز به افزایش ظرفیت باربری ستون، باید از شمع‌هایی با انتهای پایه استفاده کرد. این شمع‌ها دارای عمق دفن مناسبی برای انتقال بارسازه به بستر مناسب سنگ می‌باشند. ستون‌های نگهدارنده میانی سازه زیرزمینی بر روی شمع‌ها با استفاده از یکی از تکنیک‌های زیر انجام می شود
- ستون بتنی در محل با مقاطع مربع، مستطیل یا مدور بر اساس تجهیزات حفاری موجود
- ستون بتنی پیش ساخته
- ترکیب ستون‌های نازک با پوسته بتنی در ساخت سازه اصلی
- ستون مرکب فولادی
3- اجرای دال زمینی (سقف نهایی سازه زیرزمینی)
پس از اجرای ستون‌های تکیه گاه میانی، کف تسطیح شده و با در نظر گرفتن موقعیت دهانه‌های دسترسی به طبقات زیرین، بتن و آرماتور دال زمین در سطح بالای شمع‌ها و دیوارهای محصور اجرا می‌شود. بتن ریزی دال زمین بر مبنای طبیعی است. در واقع این دال بتنی و ستون‌های میانی شالوده موقت سازه هستند.
محل و ابعاد دهانه‌های دسترسی در دال کف باید به گونه‌ای انتخاب شود که علاوه بر ایجاد قابلیت مانور برای ماشین آلات حفاری و حمل و نقل، دسترسی کافی به تمامی طبقات زیرین جهت بتن ریزی و عملیات اجرایی و حتی در صورت امکان، دسترسی مناسبی نداشته باشد.
ستون‌ها یا اعضای تکیه گاه سازه‌ای باید در محدوده بازشو قرار گیرند. تدابیر لازم در اطراف دهانه‌ها برای مقاوم سازی و بتن ریزی نهایی دال برای بسته شدن دهانه پس از تکمیل فونداسیون و خارج شدن ماشین آلات باید انجام شود. دال بتنی با سختی بالا علاوه بر این‌که به عنوان یک ضد اقدام قوی در حین گودبرداری عمل می کند، از انتقال صدا به محیط نیز جلوگیری می کند.
اتصال ستون‌ها به دال‌بتنی در روش تاپ‌دان
از آن‌جایی که این ساخت روش برعکس حالت رایج است، هنگام اجرای ستون ها باید موارد زیر را در نظر گرفت
در سطح سقف زیر طبقات باید اقدامات لازم برای اتصال مناسب ستون و دال پیش بینی شود. اگر ستون ها بتنی هستند، صفحات کراوات معلق باید به درستی روی شبکه تقویت کننده نصب شوند. اتصال سقف به ستون‌ها و دیوارهای اصلی با استفاده از یکی از تکنیک‌های جوشکاری یا اتصال مکانیکی انجام می‌شود.
مزایای اجرای سازه معکوس یا تاپ داون
- در این روش امکان استفاده سریع از سطح بالای تونل (بدون تداخل با ترافیک شهر‌ی) وجود دارد.
- پس از اتمام تونل، از دیوارهای گودبرداری به عنوان دیوار سازه‌ای دائمی استفاده می شود.
- صفحات سازه‌ای به عنوان مهار‌های داخلی برای دیوارهای شفت عمل می کنند و در نتیجه تعداد لایه‌های مورد نیاز را کاهش داده و ضخامت مورد نیاز دیوارهای اطراف را کاهش می‌دهد.
- کاهش حجم بتن ریزی و صرفه جویی در هزینه و کاهش انتشار کربن
- صرفه جویی در هزینه ساخت تونل به دلیل عدم نیاز به اجرای جداگانه سازه حفاظت خاک موقت
- کاهش مدت زمان عملیات ساختمانی به دلیل تداخل مراحل اجرایی ساخت‌سازه، تجهیزات‌الکتریکی و مکانیکی و کوتاه شدن زمانبندی ساخت.
- کاهش آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از فعالیت‌های حفاری
- عدم نیاز به نصب پشت بند برای گودبرداری
معایب روش تاپ دان
در کنار مزایای این روش می توان معایب این روش را نیز در نظر گرفت که عبارتند از:
- عدم دسترسی به سطح خارجی دیوار‌ها برای عایق رطوبتی
- پیچیدگی اتصالات صفحه به ستون‌ها و دیوارهای حائل
- امکان نشت آب از تقاطع دال و دیوار در صورت عدم انجام صحیح
- حذف ستون‌های میانی از محور خود به دلیل افزایش بارهای سربار در صورت عدم طراحی و اجرای مناسب.
- دسترسی به گودال را فقط از طریق دهانه‌ها یا شفت‌ها محدود کنید
- محدود بودن فضاهای گودبرداری و نیاز به تجهیزات و ماشین‌آلات مناسب
- دشواری بالا در عملیات
نکات استقرار روش اجرای سازه معکوس یا تاپ داون
- کنترل دقیق، مدل‌سازی مناسب و در نظر گرفتن همزمان ملاحظات ژئوتکنیکی و سازه‌ای در این روش نقش حیاتی دارد.
- استفاده از فاکتور‌های قابلیت اطمینان طراحی برای رسیدگی به عوامل ایجادکننده خرابی در سیستم تثبیت گودال، از جمله شرایط خاک پیش بینی نشده، شکست ناگهانی سیستم مهار (به عنوان مثال، جابجایی یا اتصال ناکافی به دیوار، خطاهای احتمالی در ساخت دیوار.
- در نظر گرفتن رفتار زهکشی نشده خاک رس ساختمانی در مرحله طراحی. دلیل این امر این است که در طول مدت پروژه فرصت تخلیه آب منفذی وجود نداشت و این رفتار غیرزهکشی منجر به تغییر شکل‌های بزرگ‌تر دیوار و در نتیجه ایجاد لنگر‌های خمشی و نیروهای بزرگ‌تر در مهار‌ها می‌شود.
- امکان شکستن اتصالات بادبند‌ها و دیوارهای اطراف در حین طراحی را بررسی کنید.
