روش بالا به پایین (Top-Down Method) روش اجرای معکوس

با توجه به بالا رفتن جمعیت، ارزش روزافزون  زمین نیز بالا رفته و موجب آن شده ، تا بلندمرتبه‌سازی چه ازلحاظ ارتفاع و چه ازلحاظ عمق  رواج بیشتری بیابد .

سازه‌های بلندمرتبه به‌منظور تأمین پارکینگ و استفاده حداکثری از بنا و قسمت‌های متعدد خدماتی  و همچنین  تجهیزات تأسیساتی و مکانیکی  دارای تعدد طبقات زیرزمین و حفر  گودهای عمیق هستند.

جهت اجرای گودبرداری‌های عمیق، می‌بایست هم‌زمان با شروع گودبرداری جهت ایمن‌سازی معابر و املاک مجاور  اقدام به پایدارسازی و ایمن‌سازی  گود و تثبیت خاک زمینه‌ای مجاور توسط یکی از

روش‌های پایدارسازی و ایمن‌سازی همانند :

• انکراژ
• نیلینگ
• اجرای سولجر پایل
•  روش تاپ دان (تاپدان ) روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس نمود.
• شرایط ژئوتکنیکی سطح آب‌های زیرزمینی، ملاحظات طراحی و همجواری پروژه ازجمله مواردی است که در تعیین روش اجرای ساختمان‌ها باید در نظر گرفته شود

چرا تاپ دان؟

در مواردی که امکان اخذ رضایت از همسایه‌های مجاور گودبرداری به لحاظ مسائل حقوقی بعدی وجود نداشته و یا مقابله با ترازبالای سطح آب زیرزمینی در پروژه مطرح باشد تقریباً تنها روش مطمئن و قابل‌اجرا روش تاپ دان روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس است.

یکی از روش‌های نوین پایدارسازی گودهای عمیق در دنیا  استفاده از روش خودمدار  روش تاپ دان (TOP DOWN) روش بالا به پایین  روش اجرای معکوس هست.

آیین‌نامه تاپ دان:

روش اجرای  تاپ دان روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس در آیین‌نامه BS:8002:1994 انگلستان برای سازه‌های نگهبان ارائه‌شده و یک روش اجرای ابتکاری  و بهینه است

که از اوایل دهه 90 میلادی مصوب شده  و از سال 2001 میلادی تاکنون در کشورهای مختلفی چون انگلستان، امریکا، فنلاند، چین، روسیه، ویتنام، سنگاپور و ایران بر اساس نیاز مورداستفاده قرارگرفته است.

استفاده از فن  پایدارسازی از بالا به پایین در ساخت سازه‌های زیرزمینی یکی از روش‌های نوین اجرایی است که علاوه بر کاهش زمان اجرا و سرعت ساخت نقش بسزایی در تأمین شرایط لازم برای احداث سازه در فضاهای محدود و پرتردد شهری دارد.

معضلات ساخت‌وسازهای زیر‌زمینی درون‌شهری به‌خصوص در کلان‌شهرها از قبیل اختلال در عبور و مرور و ایجاد ترافیک و خطرات ناشی از گودبرداری‌های عمیق، همواره مدیریت شهری را با چالش‌های بسیاری مواجه کرده است.

تاریخچه   روش تاپ دان:

 روش تاپ دان به‌عنوان انقلابی در ساخت سازه‌های بزرگ زیرزمینی، برای اولین بار در دهه ۷۰ میلادی، در ساخت ایستگاه‌های مترو شهرهای پاریس و میلان مورداستفاده قرار گرفت و اصطلاحاً به آن

روش پوش و کند (پوشَن then Cut)

می‌گفتند.

در سال‌های اخیر و در پروژه‌های بزرگ استفاده از این روش نوین ساخت بانام بالا به پایین (UP/Down Method) به دلیل مزایای عمده خود عملاً جایگزین روش‌های سنتی در کشورهای صنعتی شده است؛

به‌گونه‌ای که امروزه این روش مختص ساخت سازه‌های زیرزمینی و برج‌های بلند با زیرزمین‌های عمیق شده است.

•  روش تاپ دان (TOP DOWN) با توجه به خود مهار بودن و اجرای سازه اصلی اطمینان بسیار بالایی در ساخت داشته و می‌تواند به‌خوبی نیازهای کارفرمایان محترم را برآورده نماید.
•  روش تاپ دان (TOP DOWN) اجرای سازه در تراز زیر پی زمین توأم با خاک‌برداری و گودبرداری هست.
• همچنین امکان اجرای روسازه بالاتر از سطح زمین همراه با پیشروی طبقات زیرزمین به‌صورت هم‌زمان  فراهم است.
•  روش تاپ دان (TOP DOWN) به‌طور قابل‌توجهی احتمال وارد شدن خسارت به سازه‌های هم‌جوار که به تغییر شکل‌ها و حرکت خاک حساس هستند  را از بین می‌برد.
• همچنین به دلیل روند اجرای هم‌زمان رو به بالا و رو به پایین سرعت انجام پروژه به‌طور قابل‌توجهی افزایش‌یافته و موجب کاهش استفاده از  زمان منابع و عدم استفاده از روش‌های مشابه پایدارسازی   و منجر به بهره‌وری بیشتر در هزینه‌ها و زمان  خواهد شد.

مراحل اجرای  روش تاپ دان (TOP DOWN) به ترتیب زیر انجام می‌پذیرد:

• 1- اجرای شمع‌های درجا به‌عنوان ستون‌های زیرزمین و سیستم سازه نگهبان پیرامونی
• 2- انجام حفاری زمین تا تراز زیر پی و نصب ستون‌های پیش‌ساخته  یا در جا بتنی یا فولادی
• 3- اجرای هم‌زمان دیوارهای حائل و سقف طبقه همکف به همراه اجرای آب‌بند جهت آب‌های زیرزمینی با ترازبالا بسته به نیاز
• 4- شروع خاک‌برداری از طبقه زیر همکف  به‌صورت مرحله‌ای و آماده‌سازی جهت اجرای طبقه زیرزمین که در صورت داشتن تعداد طبقات زیرزمین بیشتر این فرایند تکرار می‌گردد.
• 5- در مرحله آخر فونداسیون سازه اجراشده و بازشدگی‌های ایجادشده در دال سقف‌ها ( جهت انتقال خاک) بسته می‌شود و سازه زیرزمین تکمیل می‌گردد.

• در ساخت یک سازه با روش تاپ دان باید علاوه بر واپایش‌های متداول سازه‌ای، هم‌زمان ملاحظات ژئوتکنیکی نیز در فرایند طراحی و اجرای سازه وارد شود.

به این منظور باید سازه هم توسط یک مهندس سازه و یک مهندس ژئوتکنیکی کنترل و طراحی شود.

نادیده ماندن برخی عوامل مختلف در فرایند کنترل و طراحی که بعدها در شرایط ساخت به سازه تحمیل خواهد شد عواقبی گاه جبران‌ناپذیر را در پی خواهد داشت.

بنابراین با استفاده از کنترل دقیق مدل‌سازی صحیح و در نظر گرفتن هم‌زمان ملاحظات ژئوتکنیکی و سازه‌ای می‌توان از بروز خسارت جلوگیری نمود.

تجربه و تسلط به این روش حرف اول و آخر روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس است 

اشتباه یا قصور و خطا در طراحی این روش می‌تواند خسارت و هزینه‌های بالایی را پروژه به همراه داشته باشد

مزایای روش تاپ دان (TOP DOWN Method) :

• افزایش سرعت ساخت و اتمام عملیات، به جهت پیشبرد هم‌زمان پروژه به‌طرف بالا و پایین بعد از اجرای سقف تراز همکف.
• حذف هزینه‌های سازه نگهبان و مهار گودها به روش‌های نیلینگ و انکراژ موجب صرفه‌جویی در منابع مالی پروژه می‌گردد.
• کاهش زمان ساخت منجر به کاهش هزینه‌های ساخت و ساز خواهد شد.
• کاهش سطوح آلودگی در محیط پروژه و محیط اطراف  .
• عدم نیاز به اخذ رضایت همسایگان هم‌جوار و هزینه‌ها و مسائل حقوقی بعدی
• کاهش ریسک آسیب به ساختمان‌ها و سازه‌های مجاور به دلیل خود مهار بودن روش تاپ دان – روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس
• کارایی بسیار بالای روش تاپ دان برای سازه‌هایی با تعداد طبقات زیرزمین زیاد همانند پارکینگ‌های طبقاتی و سازه‌های  زیرزمینی مانند مترو و پل‌ها ، زیرگذرها با محدودیت ترافیکی .
• کاهش نشست خاک زیر پی ناشی از بار مرده ساختمان به دلیل اجراشدن فونداسیون در آخرین مرحله یادآور می‌شود نشست خاک زیر پی‌ها ازجمله مسائلی است که منجر به ایجاد ترک در دیوارها و سقف می‌گردد.
• به دلیل استفاده از اتصال مکانیکی، امکان اجرای عملیات آرماتوربندی و قالب‌بندی در فضای محدود نیز فراهم است.
• اجرای هم‌زمان عایق‌بندی پشت دیوارهای حائل که منجر به آب‌بند شدن کل قسمت مدفون سازه تا زیر فونداسیون هست.
• امکان اجرای عملیات در بدترین شرایط جوی به دلیل مدفون بودن سازه و زیرزمینی بودن
• امکان عمل‌آوری بهتر بتن سقف و تیرها به جهت مدفون بودن سازه و دوری از شرایط نامساعد جوی مانند هوای گرم و سرد: در تابستان منجر به تبخیر زودهنگام آب و در زمستان موجب جلوگیری از یخ‌زدگی بتن می‌شود.
• با اجرای اولین سقف(همکف) می‌توان فضای مناسبی جهت تجهیز کارگاه فراهم نمود. بنابراین استفاده از معابر و فضای خیابان نیز به حداقل خواهد رسید.

گروه کارشناسی این مجموعه با همکاری بهترین مهندسین طراح سازه و ژئوتکنیکی ، تجربه طراحی موفق سازه‌های بتنی و فولادی با روش اجرایی تاپ دان (TOP DOWN)  روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس را دارا بوده و درزمینهٔ

• تیپ‌سازی و روش نگاری اتصالات
• چگونگی ساخت و نصب ستون‌های بتنی
• احداث دیوارهای پیرامونی
• و . . .

در این روش توانمند هست و پیمانکاران و مجریانی کارآزموده  و باتجربه جهت اجرای تاپ دان روش بالا به پایین (TOP DOWN Method) روش اجرای معکوس سازه‌ها در اختیار دارد.

گروه ما آماده ارائه خدمات در تمامی زمینه‌های ژئوتکنیکی و پایدارسازی هست.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره روش ساخت بالا به پایین با ما تماس بگیرید.

با ما خانه خود را از بالا به  پائین بسازید.

گودبرداری‌های عمیق روش تاپ دان

جدول مقایسه ای روش ساخت TOP DOWN و روش ساخت معمول (استفاده از سازه نگهبان خرپایی)

 اجرای سازه‌های زیرزمینی بدون استفاده از سازه نگهبان 

  نمونه‌های موفق روش تاپ دان در  دنیا 

از روش مذکور می‌توان به ساخت قسمت‌هایی از

طبقات زیرزمینی مارینا اسکای پارک سنگاپور در سال ۲۰۰۷ میلادی‌

برج تجاری بیتکسوی ویتنام در سال ۲۰۱۰ میلادی

برج سایه لندن در سال ۲۰۱۳

طبقات زیرین برج شانگهای چین با مساحتی بالغ بر ۳۵ هزار مترمربع اشاره کرد.

نمونه‌های موفق روش تاپ دان در  کشور

 روش نوین ساخت بالا به پایین

• این روش شامل ساخت هم‌زمان بالا و پایین یک ساختمان در یک‌زمان مشخص است که در آن سازه فوقانی و تحتانی باهم اجرا می‌شوند.
• این فن نوین که عمدتاً در مناطق شهری برای تسریع در انجام مراحل پروژه‌ها مدنظر قرار می‌گیرد،
• خود ترکیبی از تکنیک‌هایی چون استفاده از دیوارهای دیافراگمی به‌عنوان دیوار محافظ گود (درزمینهٔ ای سست)،
• اجرای شمع درجا با استفاده از ماشین‌آلات مخصوص
• و روش‌هایی برای حفاری خاک محل پروژه است.

مراحل اجرایی روش ساخت بالا به پایین

استفاده از روش بالا به پایین علاوه بر کاهش تأخیر ناشی از حفر زیرزمین، تأثیر به سزایی بر مدیریت برنامه زمان‌بندی انجام پروژه خواهد داشت.

این روش شامل مراحل اجرایی خاصی است که از آن می‌توان برای هر پروژه بسته به شرایط آن استفاده نمود. مراحل کلی استفاده از روش بالا به پایین به شرح زیر است:

• ۱-نصب دیوار حائل محیطی: به‌عنوان اولین مرحله در ساخت سازه زیرزمینی در این روش، می‌بایست نسبت به اجرای دیوارهای محیطی سازه اقدام نمود. این دیوارها که در مراحل ابتدایی به‌عنوان محافظ گود کاربرد دارند، در مراحل بعدی به‌عنوان دیوار دائمی سازه اصلی مورداستفاده قرار می‌گیرند. استفاده از روش دیوار دیافراگمی نسبت به سایر روش‌های اجرایی در ساخت دیوارهای محیطی سازه زیرزمینی به دلیل مزایای فراوان آن، کاربرد بیشتری دارد. در شکل (۴) اجرای دیوار دیافراگمی به‌عنوان گام نخست از روش ساخت بالا به پایین به‌صورت شما تیک نشان داده‌شده است.

• ۲- اجرای ستون‌های باربر و فونداسیون: اجرای ستون‌های میانی و باربر سازه زیرزمینی در نقاط مشخص‌شده با استفاده از یکی از فن‌های شمع‌ درجا یا ستون‌های پیش‌ساخته صورت می‌گیرد. بسته به موقعیت، در صورت نیاز به اجرای فونداسیون و افزایش باربری ستون، لازم است تا از شمع‌های پستالی (انباره دار در انتهای شمع) استفاده شود. روش‌های متفاوتی برای اجرای ستون‌ها وجود دارد که از آن جمله می‌توان به اجرای ستون‌های بتنی درجا با مقاطع مربع، مستطیل و یا دایره‌ای بر اساس تجهیزات حفاری موجود، ستون‌های بتنی پیش‌ساخته، مرکب فولادی، ترکیب ستون‌های لاغر با ژاکت بتنی در حین ساخت سازه اصلی اشاره نمود. در شکل(۵)، مجموعه اقدامات صورت گرفته در دومین گام از اجرای روش بالا به پایین به‌صورت شما تیک نشان داده‌شده است.

• ۳- اجرای سقف نهایی سازه زیرزمینی: در این مرحله پس از اجرای ستون‌های باربر با در نظر گرفتن آرماتورهای انتظار در انتهای ستون‌ها و رگلاژ نمودن کف و اجرای بتن مگر، نسبت به آرماتوربندی و بتن‌ریزی سقف نهایی بر روی زمین طبیعی اقدام می‌شود، شکل (۶).
• نکته‌ای بسیار مهم که می‌بایست در زمان اجرای سقف‌ها خصوصاً سقف نهایی سازه زیرزمینی مدنظر قرارداد تعیین موقعیت اجرای بازشو‌های موقت است چراکه پس از اجرای سقف نهایی، کلیه عملیات اجرایی در ترازهای پایین‌تر صورت می‌گیرد و عملاً ارتباط کارگاه روزمینی و زیرزمینی از طریق این بازشوها انجام خواهد شد.
• به این منظور موقعیت و ابعاد بازشو‌ها باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که علاوه بر تأمین قابلیت مانور ماشین‌آلات حفار و حمل، دسترسی مناسب به‌تمامی طبقات پایین‌تر برای بتن‌ریزی و عملیات اجرایی وجود داشته باشد و حتی‌الامکان هیچ‌یک از ستون‌ها یا اعضای باربر سازه‌ای، درون محدوده بازشو قرار نگیرد.
• ۴- گودبرداری و اجرای سقف پایین‌تر:  پس از تکمیل سقف نهایی، با قرار گرفتن ماشین‌آلات حفاری در محل بازشو‌ها و گودبرداری تا تراز اجرایی سقف پایین‌تر، عملیات خاک‌برداری ادامه می‌یابد و اتصال سقف به ستون‌ها و دیوارهای اصلی با استفاده از یکی از فن‌های اتصالات جوشی یا مکانیکی انجام می‌گیرد،

• در ابتدای حفاری عمدتاً از بیل مکانیکی معکوس جهت سرعت دهی به امر خاک‌برداری استفاده می‌شود و با ایجاد رمپ راهی مناسب برای عبور و مرور ماشین‌آلات حمل و خروج مصالح ایجاد می‌گردد،
• خارج کردن مصالح از درون بازشو‌ها بر اساس عمق و ابعاد سازه زیرزمینی و بدون ایجاد رمپ نیز امکان‌پذیر است. پس از رسیدن به تراز‌های موردنظر، با رگلاژ نمودن کف و اجرای بتن مگر، مراحل اجرای سقف بعدی با آرماتور‌بندی و بتن‌ریزی در تراز‌های مختلف بر روی زمین طبیعی اجرا می‌شود. وضعیت زمین‌شناسی لایه‌های خاک، ارتفاع دقیق حفاری و انتخاب نوع ماشین‌آلات با ارتفاع کوتاه‌تر و توان بیشتر از نکاتی است که در زمان اجرای این مرحله لازم است به آن دقت شود.

• ۵- تکرار مرحله ۴ تا رسیدن به اجرای فونداسیون: با تکرار مرحله قبلی، با خاک‌برداری و رسیدن به تراز هر سقف زیرین، آن سقف نیز اجرا می‌شود و در حین انجام، مراحل تکمیل سقف‌های فوقانی سازه زیرزمینی با اجرای تأسیسات و … ادامه می‌یابد. پس از رسیدن به پایین‌ترین تراز، فونداسیون طراحی‌شده در ریشه‌ی ستون‌ها اجرا می‌شود.
• ۶- اجرای بنای فوقانی: اجرای سازه‌ی فوقانی به روش‌های مرسوم و طبق ضوابط، به‌طور موازی و هم‌زمان با انجام مرحله ۴ صورت می‌گیرد، شکل (۹).

 مزایای استفاده از روش ساخت بالا به پایین

این روش که مزایای فراوانی برای ساخت سازه‌ها با گودبرداری‌های عمیق دارد، عمدتاً در پروژه‌های بزرگ مورداستفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این روش برای ساختمان‌های بلند با بیش از 3 طبقه زیرزمین می‌تواند باعث افزایش سرعت ساخت و کاهش هزینه‌ها شود. برخی دیگر از مزایای اصلی استفاده از روش ساخت پیشرفته بالا به پایین به شرح زیر است:

• ۱-کاهش نشست خاک در اطراف محدوده حفاری، ایمنی بسیار بالا در حین گودبرداری و قابلیت ساخت سازه‌های زیرزمینی به‌خصوص درزمینهٔ ای سست.
• ۲- عدم نیاز به سیستم‌های پایدارکننده و محافظ گود (ساخت و نصب استرات‌ها و …) برای گودبرداری‌های عمیق و بالطبع کاهش هزینه‌
• ۳- استفاده از دیوار محیطی به‌عنوان آب‌بند، محافظ گود و در انتها به‌عنوان مهار جانبی
• ۴- حذف یا به حداقل رساندن اجرای عملیات قالب‌بندی سقف‌ها و ستون‌های زیرزمینی به دلیل استفاده از سطح رگلاژ شده زمین طبیعی و بالطبع کاهش زمان اجرا و هزینه‌های انجام پروژه
• ۵- امکان حضور تعداد بیشتری کارگر در کارگاه و تعریف چند نوبت‌کاری در طول دوران ساخت
• ۶- امکان استفاده از فضای ناشی از کف سقف اول و یا فضای سرپوشیده زیر سقف اول به‌عنوان انبار سرپوشیده
• ۷-امکان تسریع در شروع عملیات اجرایی تأسیسات مکانیکی و برقی
• ۸- کاهش سروصدا و گردوغبار ناشی از عملیات خاک‌برداری
•  ۹-این روش این امکان را می‌دهد که رو سازه و زیر سازه با اعمال تمهیدات لازم در مراحل طراحی و ساخت به‌طور هم‌زمان اجرا و باعث شتاب گرفتن روند ساخت می‌گردد.
• ۱۰-این روش با حذف سازه حائل موقت سبب صرفه‌جویی قابل‌توجه در هزینه‌های سرمایه‌گذاری می‌شود.
• ۱۱-صرفه‌جویی در زمان ساخت منجر به کاهش هزینه‌ها می‌گردد.
• ۱۲سطوح آلودگی در سطح حداقل نگه‌داشته می‌شوند.
• ۱۲حجم بتن مصرفی بسیار کاهش می‌یابد و منجر به صرفه‌جویی در هزینه و کاهش خارج شدن کربن می‌گردد.
• ۱۳-میزان دخالت و مزاحمت در ترافیک خیابان‌های پیرامونی به حداقل می‌رسد. به‌خصوص در کارهای مربوط به حمل‌ونقل عمومی استفاده از این روش سبب می‌شود که راه‌های حمل‌ونقل به‌زودی احیا شوند.
• ۱۴-برای پروژه‌های گودبرداری که نصب پشت‌بند‌ها عملی نیست و جابجایی خاک باید به حداقل برسد این روش بسیار مناسب است.
• ۱۵-این روش کارایی بسیار گسترده‌ای برای ساختمان‌های دارای طبقات زیاد زیرزمین دارد.
• ۱۶-با این روش می‌توان نشست‌ را کاهش داد.
• ۱۷-با استفاده از این روش نیازی به فضای کاری بزرگ برای ساخت پی نیست و با حذف هزینه ساخت سازه نگهبان گودبرداری، صرفه‌جویی اقتصادی خواهد شد.
• ۱۸- ساخت استرات‌های موقت برای حفاظت دیواره‌ها و ساخت زیرزمین طی حفاری در این روش ضرورت ندارد. سیستم استرات‌های موقت اغلب شرایط فضای کار را پیچیده می‌کنند و از نظر ساخت بسیار گران هستند.
• ۱۹-با ساخت زیرزمین با طبقه همکف در شروع کار، تأثیر شرایط بد آب و هوایی بر روی خاک زیرین از بین می‌رود. به‌عنوان‌مثال تأثیر بارش بر دیواره‌های حفاری‌شده درروش نیلینگ و انکراژ، به دلیل وجود دال طبقه به‌عنوان یک پوشش، حذف می‌شود.
• ۲۰-سطح زمین با احداث سقف اولین زیرزمین به‌عنوان سطح مفید جهت تجهیز مداوم کارگاه، عدم نفوذ به معابر پیرامون گود را میسر می‌نماید.
• ۲۱-امکان اجرای هم‌زمان فعالیت‌های ساخت سازه، تأسیسات برقی و مکانیکی هم‌زمان با افزایش طبقات در زیر و روی زمین موجب افزایش سرعت اجرا و کوتاه شدن برنامه زمان‌بندی ساخت می‌گردد.

فرم‌ها و چک‌لیست‌ها و مباحث حقوق مهندسی یکی از ابزارهای مهم برای مهندسین ناظر، طراح و مجری درزمینهٔ مستندسازی محسوب می‌گردد.

آخرین ویرایش: 1399/04/16

شماره ویرایش: دوم

بیشتر بدانیم:

1. فرم ها و چک لیست هاي ضروري براي مهندسین ناظر ،طراح و مجری
2. محاسبات سرانگشتی ویژه مهندسین عمران
3. مشاوره مهندس ناظر