METODA OBSERVASI DALAM RANCANGAN TEROWONGAN

8.  METODA OBSERVASI DALAM

 RANCANGAN TEROWONGAN

Dalam rekayasa batuan khususnya pada tahap rancangan stabilitas suatu struktur seperti terowongan, metode rancangan observasional (metode pemantauan) adalah salah satu dari metode rancangan yang tersedia disamping metode rancangan analitik dan metode empirik.

Metode rancangan observasional pada dasarnya adalah analisis reaksi batuan-penyangga (ground support reaction), yaitu suatu metode evaluasi stabilitas suatu terowongan sementara terowongan itu sedang dalam proses penggalian. Jadi selama kegiatan penggalian, dilakukan pemantauan perpindahan massa batuan disekitarnya untuk mengetahui instabilitas yang mungkin berkembang. Selanjutnya data pemantauan digunakan untuk dasar evaluasi menggunakan kurva reaksi batuan-penyangga (lihat Gambar 8.1)

Gambar 8.1. Respon sistem penyangga terhadap perpindahan dinding terowongan

Analisis reaksi batuan-penyangga sering diidentikkan dengan metode convergence confinement (CV-CF). Dengan metode ini dapat ditentukan kapasitas penyangga yang diperlukan dan saat pemasangan yang tepat, atau dapat untuk mengetahui tingkat kecukupan penyangga yang dipasang. Dasar analisis tersebut ialah data pemantauan perpindahan yang telah dilaksanakan dengan convergence meter atau extensometer. Meskipun dipisahkan dari dua metode rancangan yang lain, metode pendekatan ini juga merupakan satu-satunya jalan untuk memeriksa hasil prediksi metode lain.

8.1. ESENSI PEMANTAUAN

Berdasarkan pengalaman, suatu terowongan meskipun sudah dirancang secara ilmiah berdasarkan suatu penyelidikan geoteknik dan geomekanika yang komprehensif, belum berarti telah meniadakan semua resiko kegagalan struktur. Salah satu penyebabnya ialah massa batuan memiliki kondisi alamiah yang unik dan sifat serta perilakunya tidak dapat diketahui secara pasti seperti halnya beton dan besi baja. Satu-satunya jalan untuk secara kontiniu dapat mengetahui stabilitas dan instabilitas yang berkembang ialah diterapkannya program pemantauan kondisi batuan sementara penerowongan berlangsung. Jadi pemantauan dilakukan terus-menerus mengikuti kemajuan penerowongan.

Pemantauan juga dapat mengetahui tingkat kecukupan sistem penyangga yang dipasang, oleh karenanya dengan pemantauan memungkinkan untuk melakukan revisi atau modifikasi rancangan jika dinyatakan perlu. Adapun yang tidak kalah pentingnya ialah bahwa dengan pemantauan dapat diketahui sifat mekanik dan perilaku perpindahan (rheologis) yang sesungguhnya dari massa batuan.

Gambar 8.2. Esensi pemantauan dalam proses rancangan terowongan dalam batuan

Dengan mengetahui perilaku rheologis dari massa batuan, maka dapat dilakukan ekstrapolasi dalam menentukan stabilitas jangka panjang dengan memisahkan proses pengaruh penggalian dan ketergantungan waktu.

Dari Gambar 2 terlihat bahwa program pemantauan dapat memberikan umpan balik dalam menentukan parameter rancangan demi meningkatkan mutu rancangan atau keakuratan prediksi kinerja. Dapat juga untuk optimasi pelaksanaan penerowongan misalnya modifikasi metode penggalian.

8.2. STRATEGI PEMANTAUAN

Pemantauan dapat dilakukan secara kualitatif dan kuantitatif. Pemantauan kualitatif misalnya observasi/inspeksi visual. Sedangkan yang kuantitatif misalnya pengukuran dengan instrumen terhadap indikator-indikator langsung (perpindahan, perubahan tegangan, dsb), dan pengukuran indikator-indikator tak-langsung (misalnya emisi akustik dengan pemantauan mikroseismik, dsb).

Dalam tulisan ini yang akan dibahas ialah pemantauan deformasi atau perpindahan. Metode pemantauan perpindahan dinding terowongan dapat dibedakan menjadi tiga cara yang berbeda yaitu ; pemantauan visual kualitatif, pemantauan perpindahan dinding atau konvergensi (shallow/surface displacement), dan pemantauan perpindahan lokal-dalam (deep-seated/local displacement).

8.2.1. PEMANTAUAN VISUAL KUALITATIF

Pemantauan visual adalah metode pemantauan termurah tetapi cukup efektif, tujuannya ialah untuk mengidentifikasi dan menyelidiki massa batuan yang mengalami tegangan tinggi atau cacat melalui sejumlah indikator fisik. Indikator dari tengangan tinggi misalnya runtuhnya lubang bor, dinding pecah (slabbing) atau pecah (popping), dsb. Jika ditemui indikator tersebut dan kekuatan massa batuan diketahui, maka besar tegangan in-situ dapat diperkirakan. Kondisi tegangan tarik kritis sering dapat dideteksi melalui separasi kekar, retakan yang berlebihan atau jatuhnya bongkah dari atap/dinding terowongan.

Pemantauan visual dilakukan dengan mengenali struktur-struktur batuan yang kritis (kekar, sesar, bidang perlapisan). Data yang diperoleh dirajah (plot) ke dalam sistem proyeksi stereografis kemudian disusun suatu sistem klasifikasi (misalnya RMR dan RQD).

Pemantauan visual sangat berharga dalam mengurangi resiko runtuhnya massa batuan dan secara cepat dapat memberikan informasi untuk dasar tindakan prepentif yang mendesak. Kelemahan data yang berasal dari pemantauan visual ini tidak dapat dipakai untuk analisi secara mendalam dan validitasnya sangat tergantung pada keahlian, pengalaman dan dedikasi perorangan.

8.2.2. PEMANTAUAN PERPINDAHAN DANGKAL

Perpindahan dangkal identik dengan deformasi dinding terowongan. Dikatakan perpindahan dangkal karena yang terdeteksi hanya perpindahan sampai sekitar 50 cm dari permukaan batuan. Instrumen yang dipakai ialah convergence meter (lihat Gambar 8.3).

Gambar 8.3. Convergence meter dan skema pengukurannya.

Pengukuran perpindahan ini sangat penting, karena pergerakan dinding terowongan justru mencerminkan efek kumulatif dari deformasi massa batuan. Jadi hasil pengukurannya merupakan indikator ketidak-mantapan terowongan.

Konvergensi dapat juga menunjukkan kinerja penyangga, sebab efektivitas suatu penyangga atau penguat akan dicerminkan oleh konvergensi dinding terowongan. Penggunaan convergence meter sebagai bagian dari metode rancangan observasional sesuai untuk diterapkan pada penentuan kerapatan dan panjang baut batuan (rock bolting).

8.2.3. PEMANTAUAN PERPINDAHAN LOKAL – DALAM

Hasil pengukuran dengan convergence meter tidak dapat mengenali bentuk runtuhan. Untuk itu diperlukan pengukuran yang lebih dalam dan terlokalisir. Instrument yang dipakai ialah extensometer. Dengan pengukuran ini, dimungkinkan untuk mengetahui secara konklusif penyebab berkembangnya perpindahan dinding terowongan. Secara jelas bagian-bagian alat dan pengukuran ekstensometer dapat dilihat pada gambar 8.4.

 

Gambar 8.4. Ekstensometer dan skema pengukurannya.

Komponen magnetik ekstensometer (titik magnetik biasanya sampai 20 titik) dimasukkan kedalam lubang bor dengan interval tertentu. Elemen-elemen magnetik itu akan mendeteksi setiap gerakan dinding lubang bor dan dapat terbaca di readout box. Satuan pembacaan adalah millimeter dengan ketelitian 4 angka dibelakang koma (0,0000 mm). Dengan demikian proses gerakan massa batuan dapat diketahui, sehinggga dapat menentukan tingkat kestabilan terowongan.