یکی از روش های نوین پایدارسازی گود روش تاپ دان می باشد. در روش پایدارسازی تاپ دان (بالا به پایین) امکان اجرای همزمان طبقات زیر زمین همراه با پیشروی به تراز زیر پی و انجام عملیات گودبرداری وجــود دارد. در روش تاپ دان (Top-Down) همزمان بخش روی سازه که بالاتر از ســطح زمین است همزمان با پیشروی به طبقات زیرزمین و اجــرای عملیات گودبرداری انجام می‌شود. اصول روش ساخت از بالا به پایین بر این قرار دارد که در ابتدا المان‌های باربر قائمی‌نصب می‌شود و سیستم سازه نگهبان از تراز طبیعی سطح زمین با استفاده از شمع‌ها و دیوارهای حایل، پیش از انجام هرگونه خاکبرداری، ساخته می‌شود. سپس یک پوشش درجا ریخته شده (طبقه همکف معلق آینده) با پوشاندن مساحتی که باید حفاری شود، ساخته می‌شود. این کار با دنبال کردن خاکبرداری زیر پوشش درجا ریخته شده تا عمق مورد نیاز انجام می‌پذیرد. این در حالی است که به طور همزمان ساخت روسازه نیز پیش می‌رود
در مواردی که (سطح آب زیرزمینی بالا باشد، محدودیت فضای عملکرد داشته باشیم، در پروژه‌هایی که با ترافیک خیابان‌های اصلی تداخل دارند و تاخیر در پروژه به منزله ایجاد مشکلات ترافیکی خواهد بود و همچنین در پروژه‌هایی که امکان اخذ رضایت از همسایه های مجاور محل گودبرداری وجود نداشته باشد و …)، بهترین روش قابل اجرا روش تاپ دان است.
برخلاف روش‌های سنتی،در روش تاپ – دان، ابتدا دیوار پیرامونی ساخته می‌شود و معمولاً پی‌های شمعی و ستونها از تراز زمین نصب می‌شود.دال طبقه همکف نیز ریخته می‌شود و سپس حفاری طبقات زیرزمین با استفاده از یک بازشدگی که داخل دال ایجاد شده است، انجام می‌پذیرد. اساساً در روش ساخت از بالا به پایین نیازمندی به خاکبرداری زیر تراز زمین و ایجاد یک گود را منتفی می‌کند و ساختگاه پروژه برای ساخت از روز اول در دسترس است. این روش به طور قابل توجهی میزان خسارت به سازه‌های هم جوار پروژه که به تغییرشکل و حرکت خاک حساس‌اند را کاهش می‌دهد. همچنین این روش به طور قابل توجهی سرعت تحویل پروژه به کارفرما را تسریع می‌کند، سبب کاهش استفاده از منابع و همچنین آلودگی شده و منجر به بهره وری در هزینه‌ها می‌شود.
مراحل اجرایی روش تاپ – دان
مراحل اجرایی روش تاپ – دان برای زیرزمین‌های عمیق را می‌توان به شرح زیر بیان کرد:
۱-شمع‌های درجا که به عنوان ستون‌های زیرزمین و سیستم نگهبان پیرامونی است از زیر تراز ستونها و دیوارهای همکف، ریخته می‌شود. ابتدا دیوارهای پیرامونی زیرزمین اجرا می‌شود. این دیوار می‌تواند از نوع دیوار درجاریز، دیوارهای دیافراگمی‌پیش ساخته بتنی یا با استفاده از روش دوغاب بنتونیت، شمع‌های سکانتی، شمع‌های پیوسته یا سپری‌های فولادی باشد. استفاده از انواع دیوارهای حایل در این روش امکان پذیر است.
۲-پس از اجرای دیوار حایل با توجه به شرایط پروژه و عمق گودبرداری می‌توان ستون‌های میانی سازه را با استفاده از یکی از تکنیک‌های دیوارهای دیافراگمی، شمع‌های درجا یا ستون‌های پیش ساخته اجرا کرد.
۳-پیش از هرگونه عملیات خاکبرداری، دال سقف زیرزمین اول از تراز زمین موجود اجرا می‌شود. دال سقف به عنوان یک مهار متقابل عمل می‌کند. در داخل دال یک بازشدگی تعبیه خواهد شد تا خاک‌های حاصل از عملیات خاکبرداری از طریق آن به بیرون از سایت انتقال یابد. پس از اجرای دال سقف اولین طبقه زیرزمین، عملیات خاکبرداری اولین زیرزمین انجام می‌شود.
۴-پس از پایان یافتن خاکبرداری اولین زیرزمین و رسیدن به تراز سقف زیرزمین دوم، مجدداً عملیات اجرای دال سقف و پس از آن خاکبرداری انجام می‌شود. این روند تا رسیدن به تراز زیر پی ادامه پیدا می‌کند.
۵-پس از پایان عملیات خاکبرداری آخرین زیرزمین با رسیدن به تراز زیر پی سازه عملاً گودبرداری پایان می‌پذیرد.
۶-در مرحله آخر فونداسیون سازه اجرا و بازشدگی‌های ایجاد شده در دال سقفها بسته می‌شود. عملیات زهکشی، عایقکاری کف انجام و سازه زیرزمین تکمیل می‌شود.
لازم است ذکر شود که در عمل هر یک از مراحل مذکور با توجه به شرایط ویژه یک سایت انجام می‌شود و ممکن است نحوه اجرا از یک پروژه تا پروژه دیگر متفاوت باشد. لذا شرایط ژئوتکنیکی ساختگاه، ملاحظات طراحی و مسایل اجرایی و همجواری پروژه است که تعیین می‌کند از چه روشی برای اجرا استفاده شود. در مواردی که امکان اخذ رضایت از همسایه‌های مجاور گودبرداری یا مقابله با تراز بالای سطح آب زیرزمینی در پروژه مطرح باشد، تقریباً تنها روش مطمئن و قابل اجرا است.
محدودیت‌های روش تاپ دان (Top-Down):
کاربرد این روش مختص ساخت وسازه های زیرزمینی و برج های بلند با زیرزمین های عمیق بوده و عمدتاً در زمین های سست که نیاز به اجرای سازه حفاظت گود جهت جلوگیری از ریزش دیوارهای حفاری وجود دارد از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. روش تاپ دان به دلیل نیاز به استفاده از برخی ماشین آلات 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 ماشین الات تعیین کننده است اما با توجه به اینکه در برخی موارد طبقات زیرزمینی در این گونه سازه‌ها دارای کاربری‌هایی از قبیل پارکینگ و محل‌هایی جهت نصب سیستم‌های تاسیساتی مختلف می‌باشند و ارتفاع آنها عموماً کمتر از 2.5 متر خواهد بود، لذا امکان استفاده از ماشین‌آلات معمول در طی عملیات گودبرداری زیر هر طبقه وجود ندارد. از دیگر محدودیت‌های روش تاپ دان می توان به:
– ایجاد جداشدگی بین کارگاه زیرزمینی با تجهیزات و تاسیسات روزمینی و در نتیجه ایجاد محدودیت‌های دسترسی در روش تاپ دان
– کندی عملیات حفاری در تراز زیر سقفها بدلیل جبهه‌های کاری محدود برای عملکرد ماشین‌آلات و در نتیجه افزایش هزینه‌های خاکبرداری و انتقال خاک
– لزوم افزایش عمق و ابعاد ستون‌های میانی به منظور تامین باربری لازم در زمان ساخت و در نتیجه افزایش هزینه‌های اجرایی در این بخش و در صورت عدم طراحی و اجرای مناسب امکان خارج شدن ستون‌های میانی از آکس خود به دلایل افزایش بارهای فوقانی وجود دارد
– احتمال ایجاد انحراف بیش از حد مجاز در دیوارهای محیطی و ستونها در حین اجرا از سطح زمین
– نیاز به برخی ماشین‌آلات خاص حفاری به منظور اجرای دیوارهای محیطی و ستون‌های میانی از سطح زمین در روش تاپ دان
– در صورت عدم اجرای صحیح امکان نشت آب از محل تقاطع دال و دیوار وجود دارد
– 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
– لزوم پیش‌بینی تمهیدات لازم به منظور امکان بالا کشیدن ماشین‌آلات حفاری از طریق بازشوهای تعبیه شده در سقف طبقات
مزایای استفاده از روش تاپ دان (Top-Down)
– میزان دخالت و مزاحمت در ترافیک خیابان‌های پیرامونی به حداقل می‌رسد. به‌خصوص در کارهای مربوط به حمل و نقل عمومی استفاده از این روش سبب می‌شود که راه‌های حمل و نقل به زودی احیا شوند.
– 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
– عدم نیاز به تهیه، ساخت و نصب استراتها و سایر سیستم‌های مهاربندی دیوار حفاظت گود و در نتیجه کاهش هزینه‌های مهاربندی موقت و همچنین کاهش خطرات مونتاژ و دمونتاژ آنها
– برای پروژه‌های گودبرداری که نصب پشت‌بند‌ها عملی نیست و جابجایی خاک باید به حداقل برسد این روش بسیار مناسب است.
– حذف یا به حداقل رساندن اجرای عملیات زمانبر قالب‌بندی در دیوارهای محیطی، سقفها و ستونها بدلیل استفاده از زمین طبیعی بعنوان قالب در کلیه بخش‌های اجرایی و در نتیجه کاهش چشمگیر زمان و هزینه‌های این بخش از عملیات
– عدم نیاز به تمهیدات ایمنی گسترده مربوط به حفاری‌های عمیق از قبیل نصب نرده و گارد ریل‌های محافظ دور تا دور محدوده باکس حفاری و در نتیجه افزایش ایمنی در کارگاه.
– امکان برنامه‌ریزی جهت چند شیفت کاری در طول دوران ساخت و در همه فصول بدلیل انجام کلیه عملیات اجرایی.
– 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.
– امکان کاهش زمان احداث سازه زیرزمینی بدلیل امکان همپوشانی فعالیت‌های اجرایی.
– امکان تسریع در شروع عملیات اجرایی تاسیسات مکانیکی و برقی.
– کاهش مدت زمان اجرای سازه‌های بلند با زیرزمین‌های عمیق بدلیل امکان اجرای همزمان بخش‌های زیر زمینی و روزمینی.
– امکان کنترل بالازدگی‌های فاز کوتاه مدت در زمان گودبرداری بدلیل گودبرداری و بارگذاری‌های متناوب در حین عملیات تاپ دان
