به طور معمول جهت ساخت هر بنایی ابتدایی ترین گام رسیدن به پایین ترین تراز در نظر گرفته شده برای آن سازه (تراز زیر فونداسیون) و سپس شروع به ساخت از پایین به بالا است. بدین صورت که پس از گودبرداری و رسیدن به تراز کف فونداسیون، ابتدا شالوده آن سازه ساخته شده و به ترتیب طبقات یکی پس از دیگری تکمیل شده و سازه بالا میرود. این روش هم از نظر طراحی و هم از نظر اجرا روش مرسوم تری است اما برای پروژه هایی که محدودیت زمانی و یا صعوبت اجرا از نظر ابعاد زمین یا همجواری های ملک وجود دارد، نمیتواند کارآمد باشد به همین دلیل است که روش ساخت از بالا به پایین یا تاپ داون مطرح میشود.
روش ساخت از بالا به پایین یا Top-Down از جمله روش های نسبتا جدیدی است که به تازگی در پروژه های عمرانی گسترش یافته است. در این روش برخلاف روش های ساخت و ساز معمول میتوان طبقات زیر زمین را از بالا به پایین تکمیل نمود. نکته حائز اهمیت این است که میتوان همزمان با ساخت طبقات زیرزمین، طبقات فوقانی و رو سازه را نیز شروع به ساخت کرد که میتواند از نظر زمانی به نفع پروژه باشد و برای ساخت و ساز در محیط هایی که قدرت مانور کمتری از نظر فضا و یا نیاز به کسب رضایت همسایه ها جهت حفاری وجود دارد مناسب است.
اصل اساسی در روش تاپ داون، استفاده از دال سقف های زیر زمین و همچنین ستون های سازه ای به عنوان بخشی از سازه نگهبان است. بطوریکه دال ها به عنوان یک عضو مقاوم برای نگه داشتن ستون های کناری عمل کرده که خود این ستون ها بخشی از دیوار حائل پیرامونی اند.
بیشتر بخوانید: سازه نگهبان خرپایی چیست؟
روش تاپ داون عمدتاً برای ساخت و ساز های شهری و بویژه، ساختمان های بلند با زیرزمین عمیق و سازه های زیرزمینی مانند پارکینگ، زیرگذر و ایستگاه مترو استفاده می شود. این روش برای پروژه های گودبرداری عمیق که در آن روش دوخت به پشت امکانپذیر نبوده است و یا تغییر شکل های دیواره باید به حداقل رسد استفاده می شود.
روش اجرای ساخت از بالا به پایین یا تاپ داون
بطور کلی روش اجرای تاپ داون کلیات مشخصی دارد ولی کیفیت اجرا و توجه به نکات ریز اهمیت بسزایی در نتیجه نهایی کار دارد. همچنین در هر پروژه متناسب به شرایط هر یک از این مراحل میتواند با تفاوت هایی اجرا شود. در ادامه، مراحل اصلی در روش ساخت از بالا به پایین آورده شده است.
اجرای دیوار حائل پیرامونی
اولین مرحله در روش تاپ داون اجرای دیوار حائل پیرامونی است. جهت اجرای دیوار حائل محیطی روش های مختلفی از قبیل دیوار دیافراگمی، شمع های سکانتی، ستون های جت گروتینگ، سپرهای فولادی و … وجود دارد. اغلب در پروژه های شهری از روش دیوار دیافراگمی جهت اجرای دیوار حائل استفاده می شود.
دیوارهای دیافراگمی، دیوارهای بتنی سازهای هستند که بهصورت درجاریز و یا پیشساخته اجرا میشوند. ضخامت این نوع دیوارها از ۵۰ سانتیمتر تا ۱۵۰ سانتیمتر میتواند متغیر باشد و عرض هر پنل از این نوع دیوارها بین ۲۰۰ سانتیمتر تا ۳۵۰ سانتیمتر است. پنلهای دیوارهای دیافراگمی بهصورت یک در میان اجرا میشوند و هر پنل در محل درز مجاور پنل دیگر داری یک کلید برشی است و میتوان محل درز را نیز آببندی نمود.
اجرای شمع و ستونهای های سازهای
پس از اجرای دیوار حائل پیرامونی و تامین پایداری خاک اطراف پروژه اقدام به حفر چاه هایی جهت جاگذاری ستونهای اصلی سازه ای می شود. باید توجه داشت بدلیل آنکه قبل از رسیدن به کف گود، ستون های سازه ای کارگذاشته می شوند و سقف طبقات روی تیر های متصل به آنها قرار میگیرد و علائه بر این روسازه نیز شروع به احداث می شود، عملاً در روش تاپ داون باید از شالوده های عمیق و شمع استفاده کرد که خود این مورد میتواند یکی از دلایل هزینه بالای این روش باشد.
بیشتر بخوانید: انکراژ یا مهارگذاری چیست؟
پس از حفر چاه به اندازه عمق گود و طول شمع، ابتدا شمع تا تراز زیر پی بتن ریزی و اجرا می گردد تا بتوان ستون های سازه اصلی را روی آن سوار کرد.
اجرای دال سقف همکف
پس از اجرای ستونهای در تراز زیر زمین نوبت به اجرای دال سقف همکف میرسد. باید توجه داشت که در روش تاپ داون برای تمامی سقف های زیر زمین باید بازشویی در نظر گرفت که بتوان ماشین آلات و نفرات را انتقال داد و مصالح حاصل از خاکبرداری را به بیرون منتقل کرد. همچنین باید تمهیدات لازم را برای بتن ریزی و آرماتور بندی پس از اتمام خاکبرداری و بستن بازشوها را لحاظ کرد. سقف هر یک از طبقات همانند سیستم مهارمتقابل عمل کرده و مانع از ریزش خاک پشت دیوار حائل محیطی خواهد شد.
با توجه به اینکه در طبقات زیرزمین فضای کاری و دسترسی به ماشینآلات محدود است، بهمنظور جابجایی و نصب تیرها میتوان از ماشینآلات خاکبرداری کمک گرفت. چنانچه وزن تیرها از ظرفیت کاری ماشینآلات اینچنینی بیشتر باشد برای نصب و جابجایی تیرها باید تمهید دیگری اندیشید.
اجرای دومین دال سقف
پس از تکمیل دال همکف اقدام به خاکبرداری تا تراز زیر دال سقف دوم صورت خواهد گرفت. پس از خاکبرداری، دال سقف زیرزمین دوم همراه با بازشو متناسب اجرا خواهد شد. لازم به ذکر است که اجرای طبقات روسازه پس از اجرای این دال قابل اجرا است. شایان ذکر است که باید در طی گودبرداری حتما لایه بندی خاک مورد توجه قرار گیرد و از ماشین آلاتی استفاده شود که ارتفاعی کوتاه و توانی بالا داشته باشند.
ادامه خاکبرداری تا رسیدن به کف گود
همانند مرحله قبل گودبرداری و اجرای دال سقف ها تا تراز های پایین و رسیدن به تراز زیر فونداسیون ادامه پیدا خواهد کرد و سپس اقدام به آرماتور بندی و بتن ریزی فونداسیون خواهد شد. با توجه به اینکه اندرکنش شمع با خاک اطراف مهم است عملا امکان عایقبندی بدنه شمع نسبت به خاک اطراف آن وجود ندارد. بنابراین در سیستم ترکیب فونداسیون گسترده با شمع، باید در سر شمع اقدام به عایقبندی محل اتصال نمود.
اصول طراحی و ساخت برای روش تاپ داون در درجه اول، دو عنصر اصلی را می طلبد. ستونهایی با مقاومت فشاری و خمشی مناسبی باید در نظر گرفته شوند یا از دیوار دیافراگمی ای استفاده شود که بار سازه را تحمل کنند و به عنوان بخشی از سیستم مهاربندی مورد استفاده قرار گیرند.
گودبرداری در تراز زیرزمین باید با تکیه بر دیوار حائل دائمی انجام شود تا دال های کف به عنوان مهار جانبی مورد استفاده قرار گیرد. از دیوار دیافراگمی با گیرداری مناسب در لایه های خاک سفت معمولاً به عنوان دیوار حائل استفاده می شود.
مزایا و معایب روش ساخت بالا به پایین یا تاپ داون
از مهمترین مزیت های این روش میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- امکان اجرای روسازه و زیرسازه بصورت همزمان و صرفه جویی در زمان
- جایگزینی دال سقف ها به جای سازه نگهبان موقت
- تامین سازه نگهبان دائمی با مقاومت بالا و به حداقل رساندن تغییر شکل ها
- عدم نیاز به اخذ مجوز از املاک مجاور
- مناسب برای مناطق پر تردد و محیط شهری
- انطباق پذیری بالا روش های زهکشی
- عدم تاثیر شرایط نامطلوب جوی روی اجرا
- قابلیت اجرا در شرایط پیچیده ژئوتکنیکی
مهمترین محدودیت های روش تاپ داون:
- کاهش سرعت اجرای زیرسازه بدلیل محدودیت فضا و ماشین آلات
- نیاز به نیروی کار متخصص و تجهیزات خاص
- عدم امکان اجرای عایق بندی خارجی
- پیچیدگی اتصالات دال به دیوار حائل و ستونها
- نیاز به هماهنگی بالا بین مهندسان سازه و ژئوتکنیک
- عدم امکان افزایش عمق گود در حین ساخت
- لزوم اجرای شمع بتن مسلح زیر ستونها