materi-2-terowongan

TEKNIK TEROWONGAN
Terowongan pada dasarnya didefenisikana
sebagai sebuah tembusan di bawah
permukaan tanah atau gunung. Terowongan
umumnya tertutup di seluruh sisi kecuali di
kedua ujungnya yang terbuka pada
lingkungan luar.
Terowongan dibuat melalui berbagai jenis
dan lapisan tanah dan bebatuan sehingga
metode konstruksi tergantung dari keadaan
tanah.
a.
1.
2.
3.
4.
Terowongan lalu lintas (traffic)
Beberapa penggunaan terowongan untuk
lalu lintas diantaranya:
Terowongan kereta api
Terowongan jalan raya
navigasi
Terowongan tambang
b. Terowongan angkutan
Diantaranya adalah :
1. Terowongan pembangkit tenaga listrik
(hydro power)
2. Terowongan water supply
3. Terowongan sewerage water
4. Terowongan untuk utilitas umum

Metode pembuatan terowongan yang biasa
digunakan adalah metode potong-tutup, metode
ini merupakan metode yang paling simpel untuk
terowongan dangkal di mana area di atas lokasi
yang akan dijadikan terowongan harus digali dan
terowongan dibangun dengan atap di atasnya.
Setelah itu, area ditutup agar terlihat seperti
sebelum digali. Konstruksi umumnya bertingkat
dua, yang memungkinkan adanya pengelolaan
secara ekonomi dan keamanan seperti loket
tiket, stasiun, akses penumpang dan jalan keluar
darurat, ventilasi, saluran asap, ruang staf, dan
ruang perlengkapan.
a. Lokasi
b. Metode konstruksi
c. Material
d. Kegunaan
Rancangan terowongan perlu memperhatikan:
1. Massa batuan yang komplek ; gaya-gaya
yang dihasilkan oleh redistribusi tegangan
awal.
2. Sifat-sifat material di sekitar, kemungkinan
failure / keruntuhan di struktur bahan dan
kekuatan batuan
Penyelidikan geoteknik adalah elemen yang
sangat penting dalam perencanaan dan
pelaksanaan sebuah terowongan. Dengan
data geologi yang memadai dapat ditentukan
desain terowongan yang sesuai, metode
pelaksanaan yang paling optimal, biaya
pelaksanaan yang paling rasional serta
persiapan yang sebaik – baiknya
direncanakan aspek keamanan pelaksanaan.
Secara spesifik tujuan penyelidikan tersebut
adalah untuk :
a. Menentukan stratifikasi tanah atau batuan
pada jalur terowongan.
b. Menentukan sifat fisik batuan.
c. Menentukan parameter desain untuk batuan
dan tanah.
d. Memberikan kepastian setinggi – tingginya
bagi suatu proyek dan dan memberi wawasan
kepada engineer mengenai kondisi yang
mungkin terjadi saat pelaksanaan.

e. Mengurangi unsur ketidakpastian bagi
kontraktor.
f. Meningkatkan keselamatan kerja.
g. Memberi pengalaman bekerja sehingga
dapat memperbaiki kualitas – kualitas
keputusan di lapangan.
a.
Tinjauan literatur
a. Dilakukan sebelum berangkat ke lapangan
b. Cari informasi yang pernah dipublikasikan
mengenai geologi, tanah, air tanah, sejarah
seismik, struktur
c.Untuk kota, informasi daerah penimbunan
lama atau alterasi pola penirisan.
d. Peta geologi →Litbang geologi, geoteknologi
LIPI
b. Studi foto udara (bila ada)
a. Untuk melihat kondisi lokasi dari jarak yang jauh
dan luas.
b.Analisis geomorfis dan sifat-sifat batuan dari
evaluasi respon batuan terhadap lingkungan
c.Teknik pemotretan : vertikalitas dan kemiringan,
fotografi warna,infra merah, radar.
d.Topografi lereng yang terdiri dari dua tipe dapat
dikenali
e.Mudah dikenali adanya tanah longsor, patahan,
struktur geologi seperti antiklin- sinklin, dome.
c. Peninjauan geologi permukaan
a.Untuk mengetahui jenis dan penyebaran batuan
dilokasi berupa ketebalan, sifat fisik dan mekanis
di lapangan.
b.Terdiri dari pemetaan batuan dasar dan
pemetaan geologi teknik.
c.Peta batuan :litologi dan batas-batasnya serta
struktur geologi
d.Peta geologi teknik : singkapan batuan dan
derajat pelapukan, material bahan bangunan

d. Survei geofisika
a.Keuntungan : tidak merusak obyek yang
diselidiki, cepat dan unit costnya rendah.
b.Kerugiannya : ketelitian rendah
c.Dilakukan sebelum pemboran → untuk
menentukan lokasi pemboran
d.Teknik yang umum digunakan neutron density
dan teknik gamma.
e.Metode yang digunakan : seismic refraction,
survei resistivity.
e. Pemboran eksplorasi
Pemboran merupakan metoda yang paling
umum untuk eksplorasi detil, seperti
keterangan yang spesifik dari batuan,variasi
material dan sifat-sifat fisiknya.
Daerah yang memerlukan eksplorasi lebih
detil adalah :
a.Portal
b.Topografi rendah di atas terowongan, yang
biasanya menggambarkan struktur batuan
lemah.
c.Tipe batuan dengan potensial pelapukan
yang dalam
d.Di daerah yang banyak air
e.Daerah geser
f.Sumur uji
g.Pengujian in-situ
h.Pengujian laboratorium
i.Pengujian model skala penuh
j.Tahap konstruksi
k.Pengamatan pasca konstruksi
Pemboran teknik untuk pengambilan sampel
batuan adalah cara yang paling umum
dipakai untuk pekerjaan terowongan. Dengan
pengambilan sampel (core) dapat diketahui
sifat fisik batuan, dan informasi penting
lainnya.
Lokasi – lokasi yang memerlukan pengeboran
secara detail adalah
a. Daerah portal
b.Daerah yang secara topografi dekat
terowongan, karena biasanya secara struktur
lemah (overburden tipis).
c.Lokasi yang berpotensi mengalami pelapukan
berat.
d.Daerah yang berpotensi air tanah tinggi dan
dan adanya batuan porous.
Cara penggalian permukaan lubang bukaan
digolongkan:
a. Cara portal
b. Cara open cut
Metoda penggalian ada 5 cara, yaitu:
A.Full face
Cara dimana seluruh penampang terowongan digali
secara bersamaan. Cara ini cocok untuk penampang
melintang kecil hingga diameter 3 m, tapi dengan
gunakan Drill jumbo menjadi dapat untuk
terowongan ukuran besar.Keuntungan dari
menggunakan cara ini adalah pekerjaan menjadi lebih
cepat,
B.Heading dan bench
Cara penggaliannya adalah bagian atas
terowongan digali lebih dulu sampai
mencapai 3 – 3.5 m (heading), selanjutnya
penggalian bagian bawah penampang
dikerjakan (bench cut) sampai membentuk
penampang yang diinginkan. Proses ini
diulangi sampai seluruh lintasan terowongan
tercapai.
C.Drift
Cara yang digunakan dalam metoda ini
adalah dengan menggali terlebih dahulu
lubang bukaan yang berukuran kecil
sepanjang lintasan terowongan, kemudian
diperbesar sampai membentuk penampang
yang direncanakan. Berdasar posisi lubang
terhadap sumbu terowongan :
E.Side drift
Dua drift digali sekaligus pada sisi-sisi
penampang, sepanjang lintasan terowongan.
Selanjutnya penggalian bagian arch diikuti
dengan pemasangan penyangga sementara.
Selesai penyangga dipasang, penggalian bagian
tengah dikerjakan.
Keuntungan dari cara ini adalah proses lining
dapat dikerjakan sebelum penggalian bagian
tengah dilaksanakan, metoda ini efektif untuk
terowongan besar dengan kondisi batuan yang
buruk. Sedangkan kerugiannya adalah pekerjaan
perluasan harus menunggu drift selesai
dikerjakan
F.Top drift
Digunakan untuk penggalian endapan.
Metodanya mirip dengan heading and bench.
G. Bottom drift
Penggalian dimulai dengan membuka bagian
bawah penampang. Pembuatan lubang –
lubang bahan peledak untuk membuka
bagian atas penampang dilakukan dengan
membor dari Bottom drift vertikal ke atas.
H.Sumuran vertikal
Awal dibuat lubang vertikal sampai pada
terowongan yang akan digali. Dengan demikian
akan terbentuk tiga buah heading face. Sumuran
dapat bersifat sementara atau permanen.
Sumuran sementara berfungsi saat
pelaksanaan → membantu pembuangan
pelaksanaan pembuangan sisa – sisa peledakan
(mucking), salah satu jalur untuk mensuplai
peralatan dan material, dsb. Sumuran permanen
→ bila masih tetap berfungsi setelah terowongan
mulai digunakan untuk keperluannya, misal
sebagai sarana ventilasi.
I.Pilot tunnel
Pillot tunnel digali paralel pada jarak ± 25 meter
dari sumbu terowongan yang direncanakan
dengan ukuran 2 x 2 m2 – 3 x 3 m2. Penggalian
pada terowongan utama sendiri dilakukan
dengan metoda drift. Pada interval tertentu
dibuat cross cut memotong sumbu utama
rencana. Bila cross cut mencapai drift, proses
pelebaran dimulai dari titik ini dengan dua
heading face. Bila cross cut mencapai titik
dimana drift belum mencapai titik ini, maka drift
heading dilakukan dengan titik potongan
melintang.
Permodelan numerik merupakan suatu
pendekatan perhitungan distribusi tegangan
dan perpindahan yang mendekati keadaan
yang sebenarnya. Perhitungan numerik dapat
dilakukan dengan metode-metode seperti ;
metode elemen hingga (finite elements
methods), metode perbedaan hingga (finite
difference method), metode elemen batas
(boundary elements method).
1.
MODEL DAN METODE NUMERIK
Analisis numerik di dalam geomekanika
atau penerowongan telah berkembang
dengan pesat dan saat ini penggunaannya
semakin intensif. Hal ini disebabkan antara
lain, karena ketersediaan program-program
komputer yang canggih, kapasitas dan
kecepatan dari perhitungan komputer yang
ada, dan kemampuan dari program yang
ada di dalam memperhitungkan strukutur
geologi secara rinci dalam suatu model.
2. METODE ELEMEN HINGGA (FINITE ELEMEN
METHOD, FEM)
Metoda Elemen Hingga (Finite Element Method, FEM)
didasarkan pada diskretisasi struktur atau ruang dengan
cara membaginya menjadi sejumlah elemen-elemen
hingga yang terstruktur (Gambar 6.3).
Untuk penyelesaian secara matematis dari beberapa
struktur diterapkan ; kondisi kompatibilitas perpindahan
(displacement), kesetimbangan dan hubungan teganganregangan. Kondisi kompabilitas perpindahan pada titiktitik simpul dan elemen-elemen dipenuhi dengan
mengasumsikan set dari displacement node {}. Medan
displacement {} pada setiap node dari daerah yang
ditinjau adalah sebagai berikut.
{} = [N] {}
3. SOLUSI PROGRAM RHEO-STAUB
Program Rheo-Staub adalah salah satu permodelan
numerik dari Finite Element Method (FEM) yang banyak
dipakai. Program ini dikenalkan dan dikembangkan oleh
Dr. P. Pritz dari Departement of Rock Engineering
Federal Institute of Technology Zurich Switzerland.
Program Rheo-Staub dapat digunakan untuk
menganalisis kasus-kasus dibawah tanah (terowongan,
rumah pembangkit bawah tanah, lubang bukaan bawah
tanah lainnya), untuk menganalisis distribusi tegangan
dan perpindahan disekitar lubang bukaan, dan juga
untuk menyelesaikan kasus-kasus umum geoteknik,
mekanika batuan dan mekanika tanah dalam dua
dimensi.
Hal-hal yang mendasar sebagai data masukan untuk
menjalankan program Program Rheo-Staub adalah
1.Geometri permodelan ; disusun dari beberapa elemen dan
node dipilih dan disesuaikan atau mendekati dengan
keadaan yang sebenarnya.
2.Data material ; berupa sifat fisik dan mekanik massa
batuan seperti specific weight (), Poisson Ratio () dan
Modulus Elastisitas ().
3.Sistem Pembebanan ; disesuaikan dengan pembebanan
yang terjadi atau mendekati keadaan sebenarnya.
Pembebanan dapat dilakukan dengan satu arah dan dua
arah.
4.Kondisi Batas ; Hal ini berdasarkan dari sistem
pembebanan dan geometri model. Dimana ada salah satu
atau lainnya dianggap atau diasumsikan tidak mengalami
tegangan dan pergerakan.