پایدارسازی گود به کمک روش تاپ دان یکی از شیوه‌های جدید پایدارسازی گود می‌باشد که استفاده از آن در صنعت ساختمان گسترش یافته است. در این روش امکان اجرای همزمان طبقات زیر زمین همراه با پیشروی به تراز زیر پی و انجام عملیات خاکبرداری وجود دارد. استفاده از روش تاپ دان یا روش بالا به پایین (Top-Down Method) در مواردی همچون زمانی که محدودیت فضای عملکرد داشته باشیم یا سطح آب زیرزمینی بالا باشد و یا در پروژه‌هایی که با ترافیک خیابان‌های اصلی تداخل دارند و با افزایش زمان اجرای پروژه مشکلات ترافیکی افزایش می‌یابد و همچنین در پروژه‌هایی که از همسایه‌های مجاور محل گودبرداری امکان اخذ رضایت وجود نداشته باشد (مهمترین معضل پایدارسازی گود به روش نیلینگ) بهترین گزینه می‌باشد.
مراحل اجرایی پایدارسازی گود به روش تاپ دان
اجرای روش تاپ‌دان در آیین نامه BS:8002:1994 انگلستان برای سازه‌های نگهبان ارائه شده است. مراحل اجرایی پایدارسازی گود به روش تاپ دان به شرح ذیل می‌باشد.
- مرحله اول : اجرای دیواره‌های اصلی دور سازه زیرزمینی در روش تاپ دان با استفاده از یکی از تکنیک‌های دیوار دیافراگمی یا دیوار شمعی درجا
برای پایدارسازی خاک دیواره گود، ابتدا دیوارهای حائل محیطی زیر زمین تا عمق مشخصی پایین‌تر از تراز زیر پی اجرا می‌شوند تا به سنگ بستر با ظرفیت باربری مدنظر برسند. این دیوارها که در ابتدا نقش سازه نگهبان موقت را دارند، در مراحل بعدی به عنوان دیوار سازه‌ای دائمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورت بالا بودن تراز آب‌های زیرزمینی در این مرحله سیستم آب‌بندی (Water Proof) نیز اجرا می‌گردد. در این مرحله استفاده از دیوارهای دیافراگمی پیش ساخته بتنی با استفاده از روش دوغاب بنتونیت برای پایدارسازی خاک دیواره گود کاربرد بیشتری دارد.
- مرحله دوم : اجرای ستون‌های باربر میانی سازه زیرزمینی
این مرحله با استفاده از یکی از تکنیک‌های ستون بتنی درجا، ستون مرکب فولادی، ستون بتنی پیش‌ساخته و یا ترکیب ستون‌های لاغر با ژاکت بتنی در حین ساخت سازه اصلی اجرا می‌گردد.
- مرحله سوم : در مرحله سوم دال همکف یا سقف نهایی سازه زیرزمینی اجرا می‌شود.
- مرحله چهارم : پس از اجرای سقف نهایی سازه زیر زمینی، از زیر دال همکف، تا تراز اجرای سقف پایین‌تر گودبرداری می‌شود.
- مرحله پنجم : اجرای سقف پایین‌تر و اتصال آن به ستونها و دیوارهای اصلی با استفاده از یکی از تکنیک‌های اتصالات جوشی یا مکانیکی
- مرحله ششم : در این مرحله مراحل ۴ و ۵ آنقدر تکرار می‌شوند تا به تراز اجرای فونداسیون سازه زیرزمینی برسیم.
- مرحله هفتم : نهایتا در مرحله هفتم، زیرسازی‌های لازم، زهکشی، عایق‌کاری کف و اجرای فونداسیون سازه زیرزمینی انجام می‌پذیرد.
در روش تاپ دان، با تکمیل مراحل حفاری و ساخت فونداسیون، ساخت سازه زیرزمینی به پایان می‌رسد.
محدودیت‌های اجرای پایدارسازی به روش تاپ دان (Top-Down)
روش تاپ دان در سازه‌های زیرزمینی کوچک و کم عمق کاربرد ندارد و تنها در سازه‌های زیرزمینی بزرگ قابل استفاده است.
روش تاپ دان به دلیل نیاز به استفاده از برخی ماشین‌آلات خاص و انجام عملیات حفاری در زیر سقف طبقات و نیاز به تامین فضای لازم برای عملکرد ماشین‌آلات در زیر سقفها، در سازه‌های زیرزمینی کوچک و کم عمق کاربرد نداشته و صرفاً در ساخت سازه‌های زیرزمینی بزرگ قابل استفاده خواهد بود.
ارتفاع طبقات سازه زیرزمینی نیز در روش تاپ دان به منظور امکان عملکرد مناسب ماشین‌آلات تعیین کننده است اما با توجه به اینکه در برخی موارد طبقات زیرزمینی در اینگونه سازه‌ها دارای کاربری‌هایی از قبیل پارکینگ و محل‌هایی جهت نصب سیستم‌های تاسیساتی مختلف می‌باشند و ارتفاع آنها عموماً کمتر از ۲٫۵ متر خواهد بود، لذا امکان استفاده از ماشین‌آلات معمول در طی عملیات گودبرداری زیر هر طبقه وجود ندارد.
محدودیت‌های دیگری که در روش تاپ دان وجود دارد و قابل ذکر است عبارتند از :
– نیاز به برخی ماشین‌آلات خاص حفاری به منظور اجرای دیوارهای محیطی و ستون‌های میانی از سطح زمین
– ایجاد جداشدگی بین کارگاه زیرزمینی با تجهیزات و تاسیسات روزمینی و در نتیجه ایجاد محدودیت‌های دسترسی
– احتمال ایجاد انحراف بیش از حد مجاز در دیوارهای محیطی و ستونها در حین اجرا از سطح زمین
– لزوم افزایش عمق و ابعاد ستون‌های میانی به منظور تامین باربری لازم در زمان ساخت و در نتیجه افزایش هزینه‌های اجرایی در این بخش
– نیاز مداوم به سیستم‌های روشنایی در تمام مدت اجرای عملیات در شیفت‌های روز و شب
– لزوم پیش‌بینی تمهیدات لازم به منظور امکان بالا کشیدن ماشین‌آلات حفاری از طریق بازشوهای تعبیه شده در سقف طبقات
– کندی عملیات حفاری در تراز زیر سقفها بدلیل جبهه‌های کاری محدود برای عملکرد ماشین‌آلات و در نتیجه افزایش هزینه‌های خاکبرداری و انتقال خاک
– لزوم مداوم سیستم تهویه مناسب در طول مدت ساخت به منظور کنترل گازهای سمی تولید شده توسط ماشین‌آلات و گرد و غبار حاصل از عملیات گودبرداری در ترازهای سقف
مزایای استفاده از روش تاپ دان (Top-Down)
– کاهش مدت زمان اجرای سازه‌های بلند با زیرزمین‌های عمیق بدلیل امکان اجرای همزمان بخش‌های زیرزمینی و روزمینی.
– حذف یا به حداقل رساندن اجرای عملیات زمانبر قالب‌بندی در دیوارهای محیطی، سقفها و ستونها بدلیل استفاده از زمین طبیعی به عنوان قالب در کلیه بخش‌های اجرایی و در نتیجه کاهش چشمگیر زمان و هزینه‌های این بخش از عملیات
– افزایش مساحت محوطه تجهیز کارگاه پس از اجرای سقف اول که این امر بدلیل محدودیت فضا جهت تجهیز کارگاه‌ها در مناطق شهری از اهمیت بسزایی برخوردار است.
– عدم نیاز به تمهیدات ایمنی گسترده مربوط به حفاری‌های عمیق از قبیل نصب نرده و گاردریل‌های محافظ دور تا دور محدوده باکس حفاری و در نتیجه افزایش ایمنی در کارگاه.
– عدم نیاز به تهیه، ساخت و نصب استراتها (مهارهای متقابل) و سایر سیستم‌های مهاربندی دیوار حفاظت گود و در نتیجه کاهش هزینه‌های مهاربندی موقت و همچنین کاهش خطرات مونتاژ و دمونتاژ آنها
– کاهش نشست خاک در محدوده اطراف باکس حفاری، افزایش صلبیت و کاهش حرکات جانبی دیوار حفاظت گود و ایمنی بسیار بالا در حین گودبرداری و ساخت سازه زیرزمینی خصوصاً در زمین‌های سست بدلیل استفاده از سقف طبقات به جای مهاربندی‌های موقت
– امکان کاهش زمان احداث سازه زیرزمینی بدلیل امکان همپوشانی فعالیت‌های اجرایی.
– امکان برنامه‌ریزی جهت سه شیفت کاری در طول دوران ساخت و در همه فصول بدلیل انجام کلیه عملیات اجرایی.
– امکان کنترل بالازدگی‌های فاز کوتاه مدت در زمان گودبرداری بدلیل گودبرداری و بارگذاری‌های متناوب در حین عملیات تاپ دان.
– امکان تسریع در شروع عملیات اجرایی تاسیسات مکانیکی و برقی.
