Perancangan dan Pelaksanaan Terowongan denganmetode penggalian bertahap (NATM)

Fahmi Aldiamar

Susy K Ariestianty

Balai Geoteknik Jalan, Puslitbang Jalan dan Jembatan

Fasilitas terowongan

Evaluasi kondisi geologi, geoteknik dan hidrogeologiEvaluasi pengaruh pada daerah sekitar

Perencanaan portal

Penentuan metode penggalian dan sistem perkuatan

Dinding terowongan

Penentuan rute dan

alinemen

1

2

3

4 5

6

7

Picture source: FHWA (2009), JSCE (2007) and Awaji (2013)

Supply and demand

Evaluasi kondisi geologi, geoteknik dan hidrogeologi

Permasalahan ketidakstabilan pada terowongan

TAHAPAN PERENCANAAN + PELAKSANAAN TEROWONGAN JALAN

PENYELIDIKAN LAPANGAN & LABORATORIUM

Jenis pengujianParameter yang

didapatkanStandar pengujian

Uji kuat tekan bebas tanah

Uji kuat tekan bebas batuan

Kuat tekan bebas

batuan/tanah, qu (kN/m2)

SNI 3638:2012

SNI 2825:2008

Uji berat isi tanah Berat isi, (kN/m3) SNI 03-3637-1994

Penyelidikan geofisika:

Uji seismik refraksi

Uji crosshole

Uji downhole

Uji seismik refleksi

Kecepatan gelombang

elastis batuan/tanah, Vp

(km/detik)

ASTM D5777 - 2011

ASTM D4428 / D4428M-14

ASTM D7400 - 08

ASTM D7128 – 05(2010)

Uji laboratorium cepat rambat

ultrasonik dan konstanta elastik

Kecepatan gelombang

ultrasonik contoh uji, up

(km/detik)

SNI 06-2485-1991

Pengambilan contoh batuan inti dan

Penamaan Mutu Batu, PMB (Rock

Quality Designation, RQD)PMB/RQD SNI 2436:2008

PENDEKATAN EMPIRIS

PENYELIDIKAN LAPANGAN & LABORATORIUM PENDEKATAN ANALITIS

Metode pengujian Parameter yang didapatkan Standar pengujian

Hydraulic fracturing

Tegangan lapangan (in situ stress)

SNI 13-4180-1996

Overcoring ASTM D4623 – 08

Flat Jack test ASTM D4729 – 08

Plate bearing test

Modulus deformasi

ASTM D1195 / D1195M – 09

Borehole dilatometer test SNI 13-6664-2002

Flat Jack test ASTM D4729 – 08

Radial jacking test ASTM D4506 - 13e1

Pressuremeter Pd T-03.2-2005-A

Dynamic measurementASTM D4395 – 08

ASTM D4971 – 08

Acoustic televiewing Pencitraan dan ketidakseragaman

(discontinuities)

ASTM D5753 - 05(2010)

ASTM D6167 – 11

Borehole video televiewing ASTM D5753 - 05(2010)

Slug test

Permeabilitas

ASTM D4044 - 96(2008)

Packer test SNI 2411:2008

Pumping test SNI 03-6453-2000

Sumber: FHWA (2009)

PENYELIDIKAN LAPANGAN & LABORATORIUM PENDEKATAN ANALITIS

Metode pengujian Informasi yang didapatkan Standar pengujian

Seismik refraksi Perlapisan tanah atau batuan

Kedalaman batuan dasar

Kedalaman muka air tanah

Topografi batuan dasar

Perubahan litologi lateral tanah atau batuan

ASTM D5777 - 2011

Resistiviti elektrik dengan

metode Wenner

Resistiviti elektrik dengan

metode Schlumberger

Kedalaman batuan dasar

Kedalaman muka air tanah

Lokasi batuan dengan rekahan tinggi atau zona patahan

Rongga

Sisipan pasir, bongkah atau material organik

Batuan dan tanah yang memiliki kelulusan air (permeable rock)

Perubahan litologi lateral tanah atau batuan

SNI 2528:2012

SNI 2818:2012

Propagasi gelombang seismik

(Seismic wave propagation): cross-

hole, up-hole atau down-hole dan

parallel seismic.

Perlapisan tanah atau batuan

Kedalaman batuan dasar

Sisipan pasir, bongkah atau material organik

Batuan dan tanah yang memiliki kelulusan air (permeable rock)

Pd T-03.2-2005-A

Sumber: FHWA (2009)

Penentuan kategori tanah/batuan

Penentuan kategori tanah/batuan

Penentuan kategori tanah/batuan

PEMILIHAN METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

PENDEKATAN EMPIRIS

ROCK MASS RATING (RMR)(Bieniawski, 1989)

6 parameter dapat digunakan untuk mendapatkan klasifikasimassa batuan menggunakan RMR :

1. Uniaxial compressive strength of rock material.

2. Rock Quality Designation (RQD).

3. Spacing of discontinuities.

4. Condition of discontinuities.

5. Groundwater conditions.

6. Orientation of discontinuities.

PEMILIHAN METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

PENDEKATAN EMPIRIS

Contoh Penggunaan RMR pada terowonganpengelak Jatigede

Contoh Penggunaan RMR pada terowongan pengelak Jatigede

Secara umum, terdapat 2 kelas massa batuan sepanjangterowongan pengelak Jatigede berdasarkan RMR :

Tabel Parameter Value Rating

A.1 UCS 0.29 – 9.8 Mpa 2

A.2 RQD 25% 8

A.3 Spacing of discontinuities < 50 mm 5

A.4 Condition of discontinuities result from E 7

A.5 Groundwater >125 l/m 0

BAdjustment for joint

orientation

Drive with dip 45-

90o 0

TOTAL 22

Class IV: Poor rock

1

Tabel Parameter Value Rating

A.1 UCS 9.8 Mpa 2

A.2 RQD 25-50% 8

A.3 Spacing of discontinuities 0.3 – 1.0 m 15

A.4 Condition of discontinuities result from E 12

A.5 Groundwater >125 l/m 7

BAdjustment for joint

orientation

Drive with dip 45-

90o 0

TOTAL 44

Class III: Fair rock

2

Penentuan tipe perkuatan dan metode penggalian untuk terowongan batuandengan lebar 10 m berdasarkan sistem RMR (After Bieniawski 1989).

PEMILIHAN METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

PENDEKATAN EMPIRIS

Q System

7 parameter dapat digunakan untuk mendapatkan klasifikasimassa batuan menggunakan Q System :

1. Rock Quality Designation (RQD).

2. Joint set Number

3. Joint Roughness Number

4. Joint Alteration Number

5. Joint Water Reduction Number

6. Stress reduction Number

7. Type of Excavation

PEMILIHAN METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

PENDEKATAN EMPIRIS Q System

Parameter Value

RQD 25Jn 9Jr 1.5Ja 2Jw 0.5

SRF 7.5

Q Value 0.14

Secara umum, terdapat 2 kelas massa batuan sepanangterowongan pengelak Jatigede berdasarkan RMR :

1

2 Parameter Value

RQD 37.5Jn 4Jr

3Ja

1Jw 0.5

SRF 2.5

Q Value 5.63

Nilai Nilai ESR diambil berdasarkanTabel dibawah• Untuk mendapatkan kebutuhan perkuatan berdasarkan Q System,

maka perlu dilakukan perhitungan sebagai berikut:

Span tunnel in Jati Gede = 14 m

ESR = 1.6

Span or height in m/ESR = 8.75

Q value dan Span atau height pada satuan m/ESR

Berdasarkan kualitas massa batuan dan grafikpenyangga batuan dapat disimpulkan:

Terdapat 2 kategori massa batuan sepanjang terowonganpengelak Jatigede:

• Q value = 0.14

• Span or height in m/ESR= 8.75

Class E Very Poor Rock

Support Category:

• Fibre reinforced sprayed concrete and bolting, length of bolting 2.9 m,

• Reinforced ribs of sprayed concrete and bolting

• Q value = 5.63

• Span or height in m/ESR= 8.75

Class C Fair Rock

Support Category:

• Systematic bolting length of bolting 2.9 m,

• fibre reinforced sprayed concrete

1 2

METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

SISTEM PERKUATAN

BETON SEMPROT(shotcrete)

BAUT BATUAN(rock bolt)

PENYANGGA BAJA(steel arch)

LANTAI KERJA(invert)

JENIS-JENIS PERKUATAN

TEROWONGAN

KONSEP FUNGSI & PENGARUH BETON SEMPROT(JSCE, 2007)

METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

FUNGSI

ketahanan tekan aksial beton

ketahanan geser beton

ketahanan lentur beton

ketahanan geser, ketahanan adhesi permukaan beton-bedrock

PENGARUH

pencegahan jatuhan batu, menahan massa batuan kecil

penggunaan tekanan internal ke batuan dasar

perkuatan lapisan yang lemah dan proteksi bentuk

meratakan distribusi tegangan

melindungi yang menutupi, mencegah degradasi batuan dasar

KONSEP FUNGSI & PENGARUH BAUT BATUAN(JSCE, 20007)

METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

Kuat tahan tarik baut batuan

Kuat tahan geser baut batuan

FUNGSI

Pengaruh penguatan batuan dasar

Efek tekanan internal

Efek penyangga beton semprot

Efek suspensi

Efek menggabungkan

(stitch)

Efek meningkatk

an sifat-sifat alami

batuan dasar

PENGARUH

KONSEP FUNGSI & PENGARUH PENYANGGA BAJA(JSCE, 2007)

METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

FUNGSI

Ketahanan tekan aksial

Ketahanan geser

Ketahanan tekuk

PENGARUH

Penyangga massa batuan

Perkuatan tanah/batuan yang lemah

Utilisasi tekanan dalam ke arah tanah/batuan

Perkuatan beton-semprot

Transfer beban ke tanah/batuan (footing)

Penyangga untuk forepoling

Metode penggalian terowongan

lubang-ledak kontur

lubang-ledak produksi

daerah pemotongan

lubang-ledak kosong

Drill and blast excavation method

PEMBUATAN LUBANG-LEDAK MENGGUNAKAN BOOM ELECTRO HYDRAULIC JUMBO

Tahap peledakan

Evaluasi kondisi geologi dan sistem perkuatan