Perancangan dan Pelaksanaan Terowongan dengan metode penggalian bertahap (NATM)

Perancangan dan Pelaksanaan Terowongan dengan metode penggalian bertahap (NATM)

Fahmi Aldiamar Susy K Ariestianty

Balai Geoteknik Jalan, Puslitbang Jalan dan Jembatan

Fasilitas terowongan Evaluasi kondisi geologi, geoteknik dan hidrogeologi

Evaluasi 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 pengujian Parameter yang

didapatkan Standar pengujian

 Uji kuat tekan bebas tanah

 Uji kuat tekan bebas batuan

Kuat tekan bebas

batuan/tanah, q_u (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, V_p

(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, u_p

(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 measurement ASTM 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 klasifikasi massa 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 terowongan

pengelak Jatigede

Contoh Penggunaan RMR pada terowongan

pengelak Jatigede

Secara umum, terdapat 2 kelas massa batuan sepanjang terowongan 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

B Adjustment for joint

orientation Drive with dip 45-

90^o 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

B Adjustment for joint

orientation Drive with dip 45-

90^o 0

TOTAL 44

Class III: Fair rock 2

Penentuan tipe perkuatan dan metode penggalian untuk terowongan batuan

dengan lebar 10 m berdasarkan sistem RMR (After Bieniawski 1989).

PEMILIHAN METODE PENGGALIAN & SISTEM PERKUATAN

 PENDEKATAN EMPIRIS

Q System

7 parameter dapat digunakan untuk mendapatkan klasifikasi massa 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 25

Jn 9

Jr 1.5

Ja 2

Jw 0.5

SRF 7.5

Q Value

0.14

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

1

2 ^{Parameter Value}

RQD 37.5

Jn 4

Jr 3

Ja 1

Jw 0.5

SRF 2.5

Q Value

5.63

Nilai Nilai ESR diambil berdasarkan Tabel 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 grafik penyangga batuan dapat disimpulkan:

Terdapat 2 kategori massa batuan sepanjang terowongan pengelak 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