ساخت بالا به پایین (تاپدان)
تاپدان چیست؟
تاپدان یکی از روشهای نوین پایدارسازی گود و اجرای سازههای زیرزمینی است که در آن عملیات احداث زیرسازه و روسازه بهصورت همزمان انجام میشود. در این روش، برخلاف روشهای متداول، ابتدا سازه در ترازهای فوقانی اجرا شده و عملیات خاکبرداری و ساخت طبقات زیرزمین بهصورت مرحلهای از بالا به پایین ادامه مییابد.این روش طی سالهای اخیر، بهویژه در پروژههای شهری ایران، مورد توجه قرار گرفته است.
روشهای متداول جهانی و روش بومی ایرانی در اجرای تاپدان
روشهای متداول جهانی اجرای تاپدان
در روش متداول جهانی، اجرای تاپدان با احداث دیوار حائل پیرامونی سراسری آغاز میشود. این دیوارها پیش از شروع خاکبرداری اجرا شده و نقش اصلی در پایدارسازی گود، کنترل تغییرشکلها و آببندی دارند.دیوارهای پیرامونی معمولاً با یکی از روشهای زیر اجرا میشوند:
• دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall)
• شمعهای سکانتی
• شمعهای پیوسته
• سپرهای فولادی
• ستونهای جت گروتینگ
اجرای دیوارهای دیافراگمی عموماً با استفاده از چنگک یا هیدروفرز انجام میشود و این روش بیشتر در مناطقی با خاک سست و سطح آب زیرزمینی بالا کاربرد دارد.
با توجه به شرایط ژئوتکنیکی شهرهایی مانند تهران (خاک نسبتاً متراکم، سطح آب زیرزمینی پایین، محدودیت فضا و وجود ساختمانهای مجاور)، استفاده از این روشها در بسیاری از پروژهها مقرونبهصرفه نیست و فقط در پروژههای خاص مورد استفاده قرار میگیرد.
روش بومی ایرانی اجرای تاپدان
در روش بومی تاپدان که در سالهای اخیر در ایران رواج یافته است، تلاش میشود پیش از اجرای دیوار حائل سراسری، از ظرفیت پایداری خود خاک بین ستونها در هر مرحله از خاکبرداری استفاده شود.در این روش، ابتدا ستونهای پیرامونی (و در صورت نیاز ستونهای کمکی) اجرا شده و سپس عملیات خاکبرداری بهصورت مرحلهای انجام میشود. در شرایطی که خاک سست باشد یا فاصله ستونها زیاد شود، از ستونهای تقویتی، مش و شاتکریت برای افزایش پایداری استفاده میشود.
شکل ۱- نمای کلی از مراحل روش اجرای تاپدان
مراحل اجرای تاپدان بومی (ایرانی)
گام ۱) حفاری چاهپس از تسطیح زمین و تعیین موقعیت ستونها، برای اجرای ستونهای پیرامونی، در محل هر ستون چاه حفاری میشود.
طول چاه برابر است با مجموع طول ستون و طول موردنیاز شمع.
ابعاد چاه با توجه به ابعاد ستون، صفحه ستون و شمع تعیین میشود و باید بهگونهای باشد که ستون و صفحه ستون بهراحتی درون چاه جایگذاری شوند.
در شهرهایی مانند تهران که خاک از مقاومت مناسبی برخوردار است، حفاری این چاهها معمولاً بهصورت دستی انجام میشود.
مزایای حفاری دستی:
امکان حفاری با مقاطع هندسی مختلف
حذف خاک سست دیوارهها و افزایش درگیری بتن و خاک
کنترل شاقول بودن چاه در تمام مراحل
معایب حفاری دستی:
ایمنی پایینتر برای کارگران
سرعت اجرای کمتر
با استفاده همزمان از چند اکیپ اجرایی، میتوان سرعت اجرا را افزایش داد.
در صورت نیاز به تحمل نیروی فشاری بیشتر، ستونهای تقویتی نیز به ستونهای پیرامونی اضافه میشوند که برای آنها نیز چاههایی با ابعاد مناسب حفاری میگردد.
شکل ۲- حفاری چاه به صورت دستی
گام ۲) حفاری گالری افقی
پس از حفاری چاهها، بهمنظور ایجاد دسترسی ایمنتر بین چاهها در تراز پی سطحی، گالریهای افقی حفاری میشوند.
این گالریها پس از اجرای پی سطحی حذف میشوند و صرفاً نقش اجرایی و موقت دارند.
گام ۳) بافت و جایگذاری قفس آرماتور شمع
قفسهای آرماتور شمع همزمان با حفاری چاهها ساخته میشوند. پس از آماده شدن چاه، قفس آرماتور درون آن قرار داده میشود.
برای تأمین پوشش مناسب بتن، از اسپیسر استفاده میشود و برای تسهیل جایگذاری ستون، خم میلگردهای بالای قفس نباید به سمت مرکز باشد.
بهمنظور جلوگیری از تغییر شکل قفس آرماتور یا ریزش خاک، معمولاً عمق چاه کمی بیش از عمق طراحی در نظر گرفته میشود.
شکل ۳- جایگذاری قفس آرماتور بهوسیله جرثقیل