در پروژههای دارای گود عمیق، همیشه نمیتوان صبر کرد تا خاکبرداری به تراز نهایی زیر فونداسیون برسد و بعد سراغ اجرای سازه رفت. محدودیت فضای کارگاه، همجواری ساختمانها و اهمیت کنترل تغییر شکل گود گاهی به روشی نیاز دارد که ساخت سازه را زودتر وارد چرخه اجرا کند. در این شرایط، گودبرداری همزمان با اسکلت میتواند بخشی از عملیات زیرزمین و روسازه را در یک برنامه هماهنگ پیش ببرد.
در گودبرداری به روش تاپ دان، دالهای اجراشده فقط کف طبقات آینده نیستند؛ این دالها میتوانند در مراحل حفاری به مهار دیوار حائل کمک کنند. به همین دلیل، موفقیت روش فقط به ترتیب خاکبرداری و بتنریزی وابسته نیست و جزئیاتی مثل بازشوهای عبور خاک، حرکت ماشینآلات زیر سقف، تهویه و کنترل دقیق ستونهای مدفون هم اهمیت پیدا میکنند. در ادامه، این فرآیند را مرحلهبهمرحله و از زاویه اجرای واقعی کارگاه بررسی میکنیم.
اجرای همزمان یعنی چه؟ منطق مهندسی پشت گودبرداری زیر سقفِ اجرا شده
در روش Bottom-Up، ابتدا گود تا تراز نهایی حفاری و سپس فونداسیون و طبقات زیرزمین از پایین به بالا ساخته میشوند. اما در روش تاپدان، ترتیب کار تغییر میکند. ابتدا دیوار حائل و عناصر باربر اجرا شده و سپس دالهای طبقات بالاتر ساخته میشوند. این دالها -میتوانند بهطور همزمان بخشی از سازه نهایی و سیستم مهار موقت دیوار باشند.
نکته مهم این است که «همزمان» به معنی انجام همه عملیات در یک لحظه نیست. در گودبرداری همزمان با اسکلت، هر جبهه کاری باید پس از فراهمشدن شرایط لازم وارد مرحله بعد شود. برای مثال، پیش از خاکبرداری زیر یک دال، باید ظرفیت مورد نیاز آن در مرحله ساخت تامین شده باشد. به همین دلیل، در طراحی و برنامه اجرایی باید توالی بارگذاری و مراحل میانی هم دیده شوند.
پیشنیازهای شروع کار گودبرداری همزمان با اسکلت
پیش از شروع عملیات، باید شرایط زمین، سازه، تجهیزات و محدودیتهای کارگاه بررسی و برای مراحل اجرا هماهنگ شوند. اقدامات قبل از شروع عملیات عبارتند از:
مطالعات ژئوتکنیک و شناخت خاک و آب زیرزمینی گودبرداری همزمان با اسکلت
پیش از انتخاب روش مناسب، لایهبندی خاک، مقاومت و سختی لایهها، سطح آب زیرزمینی و عمق گود بررسی میشوند. در این مرحله شرایط ساختمانها، معابر و تاسیسات مجاور هم اهمیت زیادی دارد. در گودهای عمیق، کنترل تغییر شکل دیوار و نشست زمین به اندازه بررسی ظرفیت باربری اهمیت دارد.
سطح آب زیرزمینی هم باید از ابتدا وارد محاسبات و طراحی شود. چرا که فشار آب، روش زهکشی و آببندی و نحوه کنترل آب در زمان حفاری روی توالی اجرا اثرگذار است. در برخی پروژهها، آببندی دیوار حائل بخشی از راهکار اصلی است و در برخی شرایط به سیستمهای کنترل آب نیاز خواهد بود.
طراحی سازهای یکپارچه (سازه دائم = سازه نگهبان)
در تاپدان، سازه را نمیتوان فقط برای وضعیت نهایی ساختمان طراحی کرد. دالها در زمان اجرا ممکن است، نقش مهار افقی دیوار حائل را داشته باشند. از طرفی ستونهای داخلی باید بارهای مرحله ساخت را منتقل کنند. بنابراین بارگذاری موقت و مراحل مختلف ساخت باید در مدل سازهای بررسی شوند.
علاوهبر این بازشوهای موجود در دال زیرزمین هم باید از ابتدا در طراحی دیده شوند. این بازشوها برای عبور تجهیزات و خروج خاک ضروریاند. اما از نظر سازهای بخشی از دال را حذف میکنند. محل، ابعاد و جزئیات تقویت اطراف بازشو باید با نیازهای اجرایی و طراحی سازه هماهنگ باشد.
تجهیز کارگاه و ماشینآلات تخصصی
بعد از اجرای سقف، ارتفاع آزاد محل کار کاهش پیدا میکند و دسترسی تجهیزات محدود میشود. بنابراین انتخاب ماشین حفاری باید پیش از شروع عملیات زیر سقف انجام شود. ابعاد بازشو، ارتفاع دستگاه، شعاع گردش و مسیر حرکت آن باید با نقشه سازه هماهنگ باشند.
توجه داشته باشید که موضوع فقط انتخاب بیل مکانیکی کوچکتر نیست. باید مسیر خروج خاک، ورود مصالح، محل انتقال بار و نحوه جابهجایی تجهیزات هم مشخص باشند. در پروژههای محدود، همین مسائل میتوانند به چالش اصلی عملیات تبدیل شوند. منابع فنی محدودیت دسترسی و نیاز به تامین مسیر خروج خاک و ورود مصالح را از چالشهای اصلی تاپدان میدانند.
مراحل اجرای همزمان، گام به گام در گودبرداری همزمان با اسکلت
توالی دقیق مراحل اجرای تاپ دان باتوجه به سیستم نگهداری، نوع سازه و شرایط زمین تغییر میکند. با این حال، در یک وضعیت متداول ابتدا دیوار حائل و عناصر باربر اجرا میشوند. سپس خاکبرداری مرحلهای و اجرای دالها تا رسیدن به تراز نهایی ادامه پیدا میکند. در ادامه این مراحل را بهصورت گام به گام مطالعه میکنید:
گام ۱: اجرای شمعهای باربر و کاشت ستونهای مدفون در بتن تازه
اولین مرحله، اجرای عناصر باربر قائم است. در یک سیستم متداول، ابتدا شمعهای باربر بتنی اجرا میشوند و سپس ستونهای فولادی در موقعیت تعیینشده داخل آنها قرار میگیرند. این ستونها بعدا بار دالهای زیرزمین و در صورت ادامه ساخت، بار روسازه را منتقل میکنند.
در این روش، ستون فولادی باید پیش از گیرش بتن و در زمان مناسب داخل شمع مستقر و بهدرستی تثبیت شود. محور، تراز، شاقولی و عمق قرارگیری باید پیش از گیرش بتن کنترل شوند. ستون هم باید در برابر فشارها و ضربات بتنریزی مهار شود. باید دقت داشته باشید که هر خطایی در این مرحله، در طبقات بعدی و در محل اتصال تیر و دال خودش را نشان دهد.
گام ۲: اجرای دیوار حائل پیرامونی
دیوار حائل، جداره نگهدارنده گود را تشکیل میدهد و باید بتواند فشار خاک، فشار آب و تغییرشکلهای ایجادشده در مراحل مختلف حفاری را کنترل کند. دیوار دیافراگمی یکی از سیستمهای رایج در این روش است، اما انتخاب نوع دیوار حائل به شرایط ژئوتکنیکی، عمق گود و الزامات پروژه بستگی دارد.
علاوه بر عمق و مشخصات سازهای دیوار، جزئیات اتصال دالها به دیوار و نحوه آببندی این اتصال هم باید از ابتدا مشخص شوند. با پیشروی عملیات به ترازهای پایینتر، دسترسی به بخشهایی از دیوار محدود میشود و اصلاح یا اجرای مجدد جزئیات میتواند دشوار و پر هزینه باشد. بنابراین، این جزئیات باید پیش از شروع عملیات زیر سقف بهدقت طراحی و هماهنگ شوند.
گام ۳: اجرای سقف تراز صفر — سکوی کار و اولین مهار گود
در روش تاپدان، پس از آمادهسازی تراز زمین، سقف تراز صفر اجرا میشود. این دال بخشی از سازه نهایی ساختمان است. همچنین با اتصال به دیوار حائل، اولین مهار افقی گود را ایجاد و امکان ادامه خاکبرداری در زیر سقف را فراهم میکند. بنابراین، ظرفیت سازهای دال و جزئیات اتصال آن به دیوار حائل باید از ابتدا با مراحل اجرای گود هماهنگ شوند.
در این مرحله، جانمایی بازشوها اهمیت ویژهای دارد. ابعاد و محل بازشوها باید بهگونهای باشد که عبور تجهیزات، انتقال خاک و دسترسی به ترازهای پایینتر امکانپذیر شود. همچنین بازشو نباید با ستونها، تیرها و آرماتورهای اصلی تداخل ایجاد کند. بنابراین جزئیات تقویت اطراف بازشو و نحوه بستن نهایی آن باید از ابتدا در نقشههای اجرایی مشخص شود.
گام ۴: خاکبرداری زیر سقف از طریق بازشوها (رمپ و چاله دسترسی)
بعد از آمادهشدن سقف، عملیات خاکبرداری در فضای زیر آن شروع میشود. خاک از محلهایی که حفاری و کنده شده است جمعآوری و به سمت بازشو منتقل میشود. سپس از طریق همان مسیر یا سیستم انتقال پیشبینیشده از داخل گود به بیرون خارج میشود. این بازشوها با عنوانهایی مانند بازشوهای عملیات خاکی یا Earthworks Voids هم معرفی شدهاند.
اینجاست که لجستیک واقعی تاپدان خودش را نشان میدهد. دستگاه باید بتواند زیر سقف حرکت و خاکبرداری کند. اما مسیر برگشت آن نباید با ستونها، دیوار یا جبهههای کاری دیگر تداخل داشته باشد. در این سیستم مدیریت زمان ورود و خروج کامیون، انتقال مصالح و استفاده از بازشو اهمیت دارد.
گام ۵: تکرار چرخه اجرای سازه در زیرزمین ← خاکبرداری تا تراز فونداسیون
پس از رسیدن حفاری به تراز مورد نظر، عملیات لازم برای اجرای دال بعدی انجام میشود. دال جدید پس از تامین شرایط لازم، به سیستم مهار دیوار اضافه میشود و خاکبرداری در تراز پایینتر ادامه پیدا میکند. این چرخه باید تا زمان رسیدن به تراز نهایی تکرار شود.
در نهایت، عملیات به تراز فونداسیون میرسد و دال یا فونداسیون نهایی اجرا میشود. پس از آن، بخشهای باقیمانده زیرزمین تکمیل و بازشوهای موقت هم طبق جزئیات اجرایی بسته میشوند.
گام ۶: پس از اجرای ۱–۲ سقف منفی، شروع همزمان طبقات مثبت
شروع روسازه الزاما به «یک» یا «دو» سقف منفی محدود نیست. تعداد ترازهایی که باید پیش از شروع روسازه اجرا شوند به طراحی، ظرفیت عناصر باربر، تجهیزات و برنامه پروژه بستگی دارد. تنها نکته مهم، فراهمشدن شرایط ایمن برای انتقال بار و ایجاد جبهه کاری مناسب است.
در گودبرداری همزمان با اسکلت، زمانبندی اجرای روسازه باید با عملیات زیرزمین هماهنگ باشد. برای اسکلت بتنی، زمانبندی قالببندی، آرماتوربندی، بتنریزی و کسب مقاومت بتن باید با عملیات زیرزمین هماهنگ شوند. درحالی که برای اسکلت فولادی، حمل قطعات، نصب، اتصالات و دسترسی تجهیزات بالابر اهمیت بیشتری دارد. بنابراین هماهنگی چند جبهه کاری از سریعترشدن عملیات مهمتر است.
چالشهای اجرایی کار زیر سقف و راهکارها
اجرای عملیات در فضای محدود، چالشهایی دارد که مهمترین آنها را در ادامه مشاهده میکنید:
تهویه، نور و ایمنی فضای بسته
بعد از اجرای سقف، فضای زیرزمین به یک محیط محدودتر تبدیل میشود. نور طبیعی کاهش پیدا میکند و مسیرهای دسترسی هم محدودتر میشوند. در این شرایط استفاده از تجهیزات با موتور احتراقی موضوع کیفیت هوا را جدیتر میکند و تهویه باید متناسب با نوع و تعداد تجهیزات و شرایط فضای کار طراحی شود.
روشنایی کارگاهی، مسیر خروج ایمن و دسترسی نیروهای امدادی هم اهمیت بسیاری دارند و باید از قبل پیشبینی شوند. این موارد بخشی از برنامه اجرای زیر سقف هستند و باید قبل از شروع کار بررسی شوند.
لجستیک خروج خاک از بازشوها
در روش تاپدان، بازشو یکی از عناصر اصلی لجستیک پروژه محسوب میشود. خاک باید از محل حفاری تا بازشو منتقل و سپس از گود خارج شود. بنابراین موقعیت بازشو باید با حجم خاکبرداری، مسیر حرکت ماشینآلات و برنامه تامین مصالح هماهنگ باشد.
بهطور مثال اگر در یک مسیر خروج خاک با ورود مصالح یا اجرای سازه تداخل داشته باشد، میتواند جبهه دیگر را متوقف کند. به همین دلیل، برنامه زمانی استفاده از بازشو و حتی زمان بستهشدن آن هم از مواردی است که باید از مراحل اولیه طراحی و برنامهریزی کارگاه مشخص باشد.
رواداری و شاقولی ستونهای مدفون
در حالت معمول، ابتدا شمعهای باربر و سایر عناصر قائم باربر اجرا میشوند. اگر ستون فولادی داخل شمع قرار گیرد، باید قبل از گیرش بتن در موقعیت طبق نقشه تثبیت شود. همچنین موقعیت پلان، تراز، شاقولی و عمق قرارگیری ستون هم باید پیش از گیرش بتن کنترل و ثبت شوند.
رواداری اجرایی ستون در این مرحله اهمیت زیادی دارد. ثابتبودن ستون هنگام بتنریزی از موارد بسیار مهم است. پس از اجرا هم موقعیت واقعی ستون با برداشت نقشهبرداری کنترل و با رواداریهای نقشهها مقایسه میشود. در این شرایط هر انحراف خارج از حدود مجاز باید پیش از ادامه کار با نظر طراح بررسی و تعیین تکلیف شود. دقت داشته باشید که خطای اولیه در ترازهای بعدی روی اتصال تیر و دال تاثیرگذار است.
مدیریت آب زیرزمینی حین خاکبرداری
وضعیت آب زیرزمینی روی پایداری گود و کیفیت اجرای سازه اثرگذار است. فشار آب باید در طراحی دیوار و مراحل حفاری لحاظ شود. همچنین روش کنترل آب را باید بر اساس شرایط واقعی زمین انتخاب کرد. در برخی پروژهها آببندی دیوار کفایت میکند و در برخی دیگر به اقدامات کنترل آب هم نیاز است.
در روش تاپدان، دسترسی به جدارهها بعد از اجرای دالها محدود میشود. بنابراین درزهای اجرایی، اتصال دال به دیوار و جزئیات آببندی باید از ابتدا مشخص باشند. این موضوع بهخصوص در پروژههایی که کنترل نفوذ آب اهمیت زیادی دارد، بخشی از برنامه اجرایی اصلی است.
پایش و کنترل کیفیت: ابزار دقیق، مانیتورینگ تغییر شکل و کنترل نشست همسایگی
در گودهای عمیق، کنترل کیفیت فقط به بتن، آرماتور و اتصالات محدود نمیشود. در این شرایط رفتار واقعی گود باید در طول حفاری با نتایج طراحی مقایسه شود. همچنین بسته به شرایط پروژه، تغییر مکان دیوار، نشست زمین، جابهجایی ساختمانهای مجاور و تراز آب زیرزمینی بررسی میشوند.
اهمیت این بررسی زمانی بیشتر میشود که عملیات زیر سقف و همزمانی چند جبهه کاری ادامه دارد. دادهها و روند تغییرات باید با حدود هشدار پروژه مقایسه شوند. در این شرایط اگر رفتار گود با پیشبینی طراحی تفاوت داشته باشد، تیم طراحی و اجرا باید علت را بررسی و در صورت نیاز توالی عملیات یا اقدامات کنترلی را اصلاح کنند.
سوالات متداول
آیا گودبرداری همزمان با اسکلت واقعا همزمان انجام میشود؟
عملیات بهصورت مرحلهای و با توالی مهندسیشده انجام میشود، اما خاکبرداری، اجرای دالهای زیرزمین و ساخت روسازه میتوانند بهصورت همزمان باشند.
مهمترین چالش اجرای کار زیر سقف چیست؟
محدودیت دسترسی یکی از مهمترین چالشهای اجرای زیر سقف است.
آیا بازشوهای سقف فقط برای خروج خاک هستند؟
خیر. بازشوها برای پایینبردن تجهیزات، خروج خاک و تامین دسترسی به ترازهای پایینتر استفاده میشوند.
آیا تاپدان برای همه پروژههای گود عمیق مناسب است؟
خیر. این روش در پروژههایی که عمق گود، محدودیت فضا یا محدودیت استفاده از مهاربندیهای خارجی وجود دارد، گزینه مناسبی است.
از محاسبه تا گودبرداری و اجرای اسکلت؛ با ژرفا سازه
در این مقاله به گودبرداری همزمان با اسکلت پرداختیم. گفتیم که این روش زمانی موفق است که همه بخشهای پروژه از سازه و دیوار حائل تا خاکبرداری و دالها، به دقت طراحی و اجرا شوند. بررسی شرایط خاک، آب زیرزمینی، همجواریها و محدودیتهای کارگاه هم اهمیت بسیاری دارد. همچنین انتخاب درست تجهیزات و برنامهریزی مسیر خروج خاک برای اجرای ایمن و روان پروژه نباید فراموش شود.
اگر برای پروژه خود بهدنبال اجرای گودبرداری همزمان با اسکلت هستید، ژرفا سازه بهترین انتخاب است. از مطالعات ژئوتکنیک و انتخاب روش اجرا تا طراحی توالی عملیات، تجهیزات و کنترل گود، توسط یک تیم متخصص و باتجربه و متناسب با شرایط واقعی پروژه شما انجام میشود. کافی است برای بررسی رایگان پروژه و دریافت مشاوره تخصصی، با کارشناسان ژرفا سازه در ارتباط باشید.
منبع
https://www.geotech.hr/en/top-down-construction-method
https://www.deepexcavation.com/post/top-down-construction
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590123026017822
https://academyofcivil.com/blog/top-down
https://rooyeshgroup.com/top-down
https://www.mandegarkhak.com/%D8%A2%D9%85%D9%88%D8%B2%D8%B4/%D8%AA%D8%A7%D9%BE-%D8%AF%D8%A7%D9%86