ANALISIS PENGARUH PENGGUNAAN ROCKBOLT

PADA TEROWONGAN NOTOG BH 1440

MENGGUNAKAN SOFTWARE PHASE2

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil

Oleh:

ANNISAUL HIDAYAH

NIM. 5113415007

PRODI TEKNIK SIPIL

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

ii

iii

iv

v

MOTTO

.

.

.

Tidak semua yang kau cinta itu baik bagimu

Pun tidak semua yang kau benci itu buruk bagimu

Pisau yang masih baru dan bagus bisa melukaimu

Dan obat yang pahit bisa menyembuhkanmu

.

.

.

(Annisaul Hidayah, 2019)

vi

PERSEMBAHAN

Kupersembahkan skripsi ini kepada:

Yang tersayang, yang selalu mendoakan, membimbing, dan mendukungku;

Mamaku, Abahku, Masku, dan adik-adikku

Yang terkasih, yang akan berjuang bersamaku;

Abiku

Yang menjadi panutan, yang mengajarkan ilmu-ilmu yang semoga

bermanfaat; Guru-guruku

Saudara-saudari Civilian 2015

Saudara-Saudari se-organisasi

Kawan-kawan kuliah lapangan dan magang

Keluarga Tegal laka-laka

Kampus tercinta Universitas Negeri Semarang

Serta Tanah Air tercinta Indonesia…

vii

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang

berjudul “Analisis Pengaruh Penggunaan Rockbolt Pada Terowongan Notog BH

1440 Menggunakan Software Phase2”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu

persyaratan meraih gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Sipil

Universitas Negeri Semarang. Shalawat dan salam disampaikan kepada Nabi

Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat Nya di yaumil

akhir nanti, Amin.

Penyelesaian karya tulis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh

karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih serta

penghargaan kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang

atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, M.T. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

3. Aris Widodo, S,Pd. M.T. Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri

Semarang.

4. Dr.Rini Kusumawardani, S,Pd., M.T,. M.Sc. Koordinator Program studi

Teknik sipil, Dosen Wali Teknik Sipil 2015, sekaligus Dosen Pembimbing

yang selalu memberikan masukan dan arahan dari awal kuliah sampai akhir

skripsi ini.

5. Arie Taveriyanto, S.T., M.T. sebagai dosen penguji I yang telah memberi

masukan yang sangat berharga berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan,

komentar, tanggapan, menambah bobot dan kualitas skripsi ini.

6. Ir. Agung Sutarto, M.T. sebagai dosen penguji II yang telah memberi

masukan yang sangat berharga berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan,

komentar, tanggapan, menambah bobot dan kualitas skripsi ini.

7. Semua dosen Jurusan Teknik Sipil FT. UNNES yang telah memberi bekal

pengetahuan yang berharga.

viii

8. Segenap pengurus dan staff administrasi Fakultas Teknik Universitas

Negeri Semarang yang membantu dalam proses administrasi.

9. Sahabat-sahabatku keluarga besar Teknik Sipil angkatan 2015 yang tak bisa

terucapkan satu persatu. Terima kasih telah banyak membantu baik berupa

semangat, do’a, ataupun bentuk bantuan lainnya, dan telah mengisi

perjalanan perkuliahan di Jurusan Teknik Sipil UNNES menjadi lebih

berwarna dan bermakna.

10. Berbagai pihak yang telah memberi bantuan untuk skripsi ini yang tidak

dapat disebutkan satu persatu.

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca guna

kebaikan dan kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan

manfaat bagi penulis pada khususnya, dan bagi semua pihak yang berkepentingan

pada umumnya.

Semarang, Oktober 2019

Penulis

ix

ABSTRAK

Annisaul Hidayah. 2019. “Analisis Pengaruh Penggunaan Rockbolt Pada

Terowongan Notog BH 1440 Menggunakan Software Phase2”. Skripsi Jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang. Dosen Pembimbing:

Dr. Rini Kusumawardani, S.T., M.T., M.Sc.

Transportasi merupakan hal yang sangat penting bagi manusia mengingat

perkembangan penduduk yang sangat pesat pada masa sekarang serta pemerataan

pembangunan diberbagai tempat menyebabkan kebutuhan akan fasilitas sosial

meningkat termasuk pada kebutuhan transportasi. Dengan perkembangan kemajuan

teknologi di bidang teknik sipil, pembangunan terowongan tembus bukit sebagai

jalur transportasi dibuat untuk memangkas jarak tempuh jalur transportasi darat.

Dalam proses pembuatan terowongan, sering kita dapati adanya penurunan

karena terjadinya deformasi pada tanah di daerah sekitar bukaan terowongan

disebabkan proses penggalian, proses pengeboran bukaan terowongan ataupun

karena adanya pengaruh beban di atasnya yang dilakukan tergantung jenis tanah

pada daerah tersebut. Permasalahan yang ada demikian mengarah kepada

optimalisasi aspek-aspek geoteknik, pencegahan kegagalan terowongan, serta

memperhitungkan kegagalan dalam proses penggalian terowongan. Penelitian ini

menganalisis perkuatan dinding terowongan menggunakan Rockbolt dan Lining

beton. Dilakukan perbandingan penurunan tanah sebelum konstruksi terowongan

menggunakan Rockbolt dan sesudah menggunakan Rockbolt menggunakan

program Rocscience Phase2.

Hasil penelitian didapatkan terowongan dengan penyangga Rockbolt lebih

stabil dibandingkan dengan terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt dilihat

dari nilai σ1, σ3, σ2, horizontal displacement, vertikal displacement, volumetric

strain, dan shear strain. Nilai σ1 sebesar 8,165 MPa pada terowongan tanpa

Rockbolt dan 0,479 MPa pada terowongan dengan Rockbolt. Nilai σ3 sebesar 1,805

MPa pada terowongan tanpa Rockbolt dan 0,523 MPa pada terowongan dengan

Rockbolt. Nilai σ2 sebesar 7,294 MPa pada terowongan tanpa Rockbolt dan 0,693

MPa pada terowongan dengan Rockbolt. Displacement yang terjadi pada puncak

(crown) terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt sebesar 1,49 meter,

sedangkan displacement pada terowongan yang menggunakan Rockbolt sebesar

0,008 meter. Volumetric strain yang terjadi pada terowongan yang tidak

menggunakan Rockbolt sebesar 2,7% sedangkan displacement pada terowongan

yang menggunakan Rockbolt sebesar 0,03%. Shear strain yang terjadi pada

terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt sebesar 4,77% sedangkan

displacement pada terowongan yang menggunakan Rockbolt sebesar 0,29%.

Berdasarkan parameter di atas maka hasil penelitian disimpulkan bahwa Rockbolt

sangat berpengaruh dalam penyanggaan terowongan. Besarnya pengaruh

penggunaan Rockbolt pada terowongan tergantung dari kualitas dan spesifikasi dari

Rockbolt tersebut.

Kata kunci: Terowongan, Displacement, Rockbolt, Phase2

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................... ii

PENGESAHAN ............................................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN ........................................................................ iv

MOTTO ......................................................................................................... v

PERSEMBAHAN ........................................................................................... vi

PRAKATA ..................................................................................................... vii

ABSTRAK ..................................................................................................... ix

DAFTAR ISI .................................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvii

DAFTAR GRAFIK ....................................................................................... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xix

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................... 4

1.3 Tujuan ................................................................................. 5

1.4 Batasan Masalah ................................................................. 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Terowongan ........................................................................... 6

2.1.1 Definisi ........................................................................ 6

2.1.2 Sejarah dan Latar Belakang Didirikannya

Terowongan Double Track Notog BH 1440 .......... .... 7

2.1.3 Profil Geologi .............................................................. 10

2.1.4 Klasifikasi Terowongan Berdasarkan Fungsinya ........ 13

2.1.5 Klasifikasi Terowongan Berdasarkan Cara

Pelaksanaannya ....................................................... .... 14

2.1.6 Tahapan dalam pembuatan terowongan ...................... 17

xi

2.2 NATM ................................................................................... 20

2.3.1 Rockbolt ....................................................................... 21

2.3.2 Lining ........................................................................... 23

2.3 Elemen Hingga ...................................................................... 26

2.4 Tipe Keruntuhan Model Mohr Coulomb .............................. 27

2.5 Phase2 ................................................................................... 29

2.6 Tegangan Pada Penggalian Terowongan .............................. 30

2.6.1 Akumulasi Tegangan Akibat Penggalian Terowongan

...................................................................................... 30

2.6.2 Displacement Pada Area Penggalian ............................ 33

2.6.3 Area Plastis Akibat Penggalian Terowongan .............. 34

2.6.4 Area Plastis/Loosening Zone Sebagai Overburden ...... 36

2.7 σ1 (Tegangan Vertikal) .......................................................... 36

2.8 σ3 (Tegangan Horizontal) ...................................................... 38

2.9 σ2 (Tegangan Horizontal Searah Terowongan) ..................... 38

2.10 dx (Horizontal Displacement) ............................................... 39

2.11 dy (Vertical Displacement) ................................................... 39

2.12 ∆V (Volumetric Strain) ......................................................... 39

2.13 ɣ (Shear Strain) ..................................................................... 39

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian .................................................................... 40

3.2 Alat dan Bahan ....................................................................... 40

3.3 Prosedur Penelitian................................................................. 41

3.4 Data Sekunder ........................................................................ 41

3.5 Pengolahan Data .................................................................... 42

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Lokasi Penelitian .................................................................... 54

4.2 Analisis Data Penelitian ......................................................... 54

4.3 Basis Permodelan ................................................................... 58

xii

4.4 Pembahasan Hasil Analisis ................................................... 60

BAB 5 PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................... 77

5.2 Saran ...................................................................................... 78

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 79

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. 81

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Alinyemen Terowogan Nahakki ................................................ 3

Gambar 1.2 Penempatan Titik Rockbolt Pada Terowongan Nahakki ........... 4

Gambar 2.1 Terowongan Notog BH 1440 .................................................... 6

Gambar 2.2 Mesin Twinheader ..................................................................... 7

Gambar 2.3 Lokasi Portal Inlet dan Outlet .................................................... 7

Gambar 2.4 Peta Geologi Kabupaten Banyumas .......................................... 10

Gambar 2.5 Lapisan Tanah Terowongan Notog BH 1440 ............................ 12

Gambar 2.6 Terowongan Lalu Lintas ............................................................ 13

Gambar 2.7 Terowongan Angkutan .............................................................. 13

Gambar 2.8 Terowongan Tambang ............................................................... 14

Gambar 2.9 Terowongan Mikro .................................................................... 14

Gambar 2.10 Terowongan Dongkrak ............................................................ 15

Gambar 2.11 Terowongan Batuan ................................................................. 15

Gambar 2.12 Terowongan Tanah Lunak ....................................................... 16

Gambar 2.13 Lining Terowongan .................................................................. 16

Gambar 2.14 Terowongan Gali Timbun ........................................................ 17

Gambar 2.15 Terowongan Bawah Air .......................................................... 17

Gambar 2.16 Pekerjaan Marking ................................................................... 18

Gambar 2.17 Pekerjaan Excavation ............................................................... 18

Gambar 2.18 Pekerjaan Mucking ................................................................... 18

Gambar 2.19 Penyangga Steel Rib ................................................................ 19

Gambar 2.20 Penyangga Rockbolt ................................................................ 19

Gambar 2.21 Penyangga Wiremesh ............................................................... 19

Gambar 2.22 Penyangga Lining .................................................................... 20

Gambar 2.23 Bentuk Rockbolt dan Bagian-bagian Rockbolt ........................ 22

Gambar 2.24 Penentuan gaya Rockbolt menurut Rabcewicz ........................ 22

Gambar 2.25 Lining Batu Bata ...................................................................... 24

xiv

Gambar 2.26 Lining Beton ............................................................................ 24

Gambar 2.27 Lining Shotcrete ....................................................................... 25

Gambar 2.28 Lining Plat Baja ....................................................................... 25

Gambar 2.29 Lining Beton Precast ................................................................ 25

Gambar 2.30 Elemen-elemen penyusun ........................................................ 27

Gambar 2.31 Kriteria Kegagalan Mohr-Coulomb ......................................... 28

Gambar 2.32 Lingkaran Mohr-Coulomb ....................................................... 28

Gambar 2.33 Program Rocscience Phase2 .................................................... 29

Gambar 2.34 Kondisi tegangan transfer ........................................................ 31

Gambar 2.35 Akumulasi tegangan pada permukaan terowongan ................. 31

Gambar 2.36 Displacement pada area penggalian terowongan ..................... 32

Gambar 2.37 Area Plastis dan Elastis Menurut Bray .................................... 34

Gambar 2.38 Pola Keruntuhan Gradual Pada Terowongan Tanpa Penyangga

.......................................................................................................................... 36

Gambar 2.39 Ilustrasi Tegangan Tanah di Area Bukaan Terowongan ......... 37

Gambar 2.40 Ilustrasi σ1 ................................................................................ 38

Gambar 2.41 Ilustrasi σ3 ................................................................................ 38

Gambar 2.42 Ilustrasi σ2 ................................................................................ 38

Gambar 3.1 Lokasi Proyek Pembangunan Terowongan Notog BH 1440

.......................................................................................................................... 40

Gambar 3.2 Tampilan Program Phase2 ........................................................ 42

Gambar 3.3 Tampilan Project Setting ........................................................... 42

Gambar 3.4 Tampilan Project setting bagian general ................................... 43

Gambar 3.5 Tampilan Project setting bagian stage ...................................... 43

Gambar 3.6 Koordinat terowongan ............................................................... 44

Gambar 3.7 Tampilan menu boundaries ....................................................... 44

Gambar 3.8 Tampilan setelah dimasukkan koordinat terowongan ............... 44

Gambar 3.9 Tampilan penambahan lapisan tanah ......................................... 45

xv

Gambar 3.10 Tampilan koordinat untuk pembatas tanah .............................. 45

Gambar 3.11 Tampilan pembatas tanah pada program Phase2 .................... 46

Gambar 3.12 Tampilan Penambahan garis lapisan tanah .............................. 46

Gambar 3.13 Tampilan menu untuk mendefinisikan material ...................... 47

Gambar 3.14 Tampilan define material properties ....................................... 47

Gambar 3.15 Tampilan define material Rockbolt ......................................... 48

Gambar 3.16 Tampilan define material Lining ............................................. 48

Gambar 3.17 Tampilan pengaplikasian jenis tanah ....................................... 49

Gambar 3.18 Tampilan setelah terowongan diexcavasi ................................ 49

Gambar 3.19 Tampilan menu penambahan Rockbolt .................................... 50

Gambar 3.20 Tampilan setelah penginstalan Rockbolt ................................. 50

Gambar 3.21 Tampilan pengaturan jaring elemen ........................................ 51

Gambar 3.22 Tampilan setelah pengaplikasian jaring elemen ...................... 51

Gambar 3.23 Tampilan menu penambahan Lining ....................................... 52

Gambar 3.24 Tampilan setelah penginstalan Lining ..................................... 52

Gambar 3.25 Tampilan setelah penambahan tekanan air tanah .................... 53

Gambar 3.26 Tampilan saat perhitungan ....................................................... 53

Gambar 4.1 Letak titik boring ....................................................................... 54

Gambar 4.2 Rockbolt ..................................................................................... 58

Gambar 4.3 Penampang terowongan ............................................................. 59

Gambar 4.4 Basis permodelan terowongan tanpa menggunakan Rockbolt

.......................................................................................................................... 60

Gambar 4.5 Basis permodelan terowongan menggunakan Rockbolt ............ 60

Gambar 4.6 Tampilan σ1 yang tidak menggunakan Rockbolt ........................ 61

Gambar 4.7 Tampilan σ1 yang menggunakan Rockbolt ................................ 61

Gambar 4.8 Tampilan σ3 yang tidak menggunakan Rockbolt ....................... 63

Gambar 4.9 Tampilan σ3 yang menggunakan Rockbolt ................................ 64

Gambar 4.10 Tampilan σ2 yang tidak menggunakan Rockbolt ..................... 66

xvi

Gambar 4.11 Tampilan σ2 yang menggunakan Rockbolt .............................. 66

Gambar 4.12 Tampilan horizontal displacement yang tidak menggunakan

Rockbolt ........................................................................................................... 68

Gambar 4.13 Tampilan horizontal displacement yang menggunakan Rockbolt

.......................................................................................................................... 69

Gambar 4.14 Tampilan vertikal displacement yang tidak menggunakan Rockbolt

.......................................................................................................................... 71

Gambar 4.15 Tampilan vertikal displacement yang menggunakan Rockbolt

.......................................................................................................................... 71

Gambar 4.16 Tampilan Volumetric Strain yang tidak menggunakan Rockbolt

.......................................................................................................................... 73

Gambar 4.17 Tampilan Volumetric Strain yang menggunakan Rockbolt ..... 74

Gambar 4.18 Tampilan shear strain yang tidak menggunakan Rockbolt ..... 76

Gambar 4.19 Tampilan shear strain yang menggunakan Rockbolt .............. 76

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Alternatif tata letak terowongan ..................................................... 8

Tabel 2.2 Perbandingan penggunaan alternatif pada Terowongan Notog ..... 9

Tabel 2.3 Sejarah perkembangan NATM dari masa ke masa ........................ 21

Tabel 2.4 Konsentrasi tegangan menurut persamaan Krisch ......................... 33

Tabel 4.1 Data tanah boring titik B1-B6 ........................................................ 55

Tabel 4.2 Data spesifikasi Rockbolt ............................................................... 58

Tabel 4.3 Data spesifikasi Lining ................................................................... 58

Tabel 4.4 Perbandingan nilai σ1 terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt

dan yang menggunakan Rockbolt ................................................... 62

Tabel 4.5 Perbandingan nilai σ3 terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt

dan yang menggunakan Rockbolt ................................................... 65

Tabel 4.6 Perbandingan nilai σ2 terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt

dan yang menggunakan Rockbolt ................................................... 67

Tabel 4.7 Perbandingan nilai horizontal displacement terowongan yang tidak

menggunakan Rockbolt dan yang menggunakan Rockbolt ............ 70

Tabel 4.8 Perbandingan nilai vertikal displacement terowongan yang tidak

menggunakan Rockbolt dan yang menggunakan Rockbolt ............ 72

Tabel 4.9 Perbandingan nilai Volumetric Strain terowongan yang tidak

menggunakan Rockbolt dan yang menggunakan Rockbolt ............ 75

Tabel 4.10 Perbandingan nilai shear strain terowongan yang tidak menggunakan

Rockbolt dan yang menggunakan Rockbolt ................................. 77

xviii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 1.1 Kenaikan Penumpang Kereta Api di Jawa Tengah Dari Tahun

2006-2018 ..................................................................................... 2

Grafik 3.1 Bagan Alir Penelitian .................................................................... 41

Grafik 4.1 Tampilan grafik σ1 ........................................................................ 62

Grafik 4.2 Tampilan grafik σ3 ........................................................................ 64

Grafik 4.3 Tampilan grafik σ2 ........................................................................ 67

Grafik 4.4 Tampilan grafik horisontal displacement ..................................... 69

Grafik 4.5 Tampilan grafik vertikal displacement ......................................... 72

Grafik 4.6 Tampilan grafik Volumetric Strain ............................................... 74

Grafik 4.7 Tampilan grafik shear strain ........................................................ 77

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. SK Pembimbing

Lampiran 2. Surat Tugas Seminar

Lampiran 3. Daftar Hadir Seminar

Lampiran 4. Berita Acara Seminar

Lampiran 5. Formulir Bimbingan Skripsi

Lampiran 6. Perisai Bundar dan Mesin Shotcrete

Lampiran 7. Penampang Melintang Terowongan

Lampiran 8. Gambar Terowongan Notog BH 1440

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Transportasi merupakan hal yang sangat penting bagi manusia

mengingat perkembangan penduduk yang sangat pesat pada masa sekarang

serta pemerataan pembangunan diberbagai tempat menyebabkan kebutuhan

akan fasilitas sosial meningkat termasuk pada kebutuhan transportasi.

Luasnya wilayah alam Indonesia yang memiliki beragam kontur membuat

jalur transportasi darat harus mengikuti kontur tersebut. Di daerah perbukitan,

jalur transportasi darat seperti jalan dan rel kereta harus memutari bukit

terlebih dahulu untuk mencapai tujuan.

Dengan perkembangan kemajuan teknologi di bidang teknik sipil,

pembangunan terowongan tembus bukit sebagai jalur transportasi dibuat

untuk memangkas jarak tempuh jalur transportasi darat. Terowongan adalah

lubang bukaan yang dibuat di bawah permukaan tanah yang digunakan untuk

tujuan tertentu dan tertutup diseluruh sisinya kecuali dikedua ujungnya.

Dalam hal lain, Akis (2017) menuturkan struktur bawah tanah dibangun dan

digunakan sebagai tempat perlindungan, kuburan, atau untuk penyimpanan

suatu benda berharga. Namun pembangunan terowongan bawah tanah di kota

besar dibuat untuk mengurangi kemacetan lalu lintas dipermukaan. Mingsi

(2013) menjelaskan terowongan merupakan salah satu alternatif prasarana

perhubungan masa depan yang memungkinkan untuk mempersingkat waktu

perjalanan.

Terowongan Double Track Notog BH 1440 dibuat dengan tujuan

mengurangi penundaan pergantian kereta untuk melewati terowongan

eksisting yang hanya memiliki 1 track sedangkan kenaikan penumpang kereta

api dari tahun ke tahun semakin meningkat.

2

Grafik 1.1 Kenaikan Penumpang Kereta Api di Jawa Tengah Dari Tahun

2006-2018 (BPS, 2019)

Di Norwegia, negara yang memiliki alam yang indah namun berada di

daerah dengan kondisi geografis yang rumit dipenuhi dengan gletser dan

pegunungan, dijuluki sebagai negara 1001 terowongan karena hampir semua

desa di Norwegia dihubungkan dengan terowongan. Dibandingkan dengan di

Indonesia, pembangunan terowongan masih merupakan kegiatan yang tidak

biasa. Kondisi topografi Indonesia yang memiliki banyak kontur pegunungan

dan kondisi geologi yang kaya akan mineral tambang akan membuat

teknologi terowongan akan semakin berkembang di Indonesia (Munawar,

2007 dan Bronto, 2006).

Dalam proses pembuatan terowongan, sering kita dapati adanya

penurunan karena terjadinya deformasi pada tanah di daerah sekitar bukaan

terowongan disebabkan proses penggalian, proses pengeboran bukaan

terowongan ataupun karena adanya pengaruh beban di atasnya yang

dilakukan tergantung jenis tanah pada daerah tersebut. Terowongan Notog

BH 1440 memiliki jenis tanah lunak berdasarkan tes boring yang dilakukan

dengan besar nilai kohesi rata-rata 1 s.d 4 dan nilai sudut friksi 25 ̊ - 29 ̊.

Tanah lunak dalam bidang konstruksi seringkali menjadi permasalahan

2018; 77546

30000

40000

50000

60000

70000

80000

2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Jum

lah

Pen

um

pan

g (R

ibu

Ora

ng)

Tahun

3

disebabkan karena rendahnya daya dukung dari tanah tersebut. Akibat dari

daya dukung yang rendah dapat menyebabkan kerugian seperti biaya

konstruksi yang semakin mahal, hingga terancamnya keselamatan konstruksi.

Dalam menanggulangi masalah tanah lunak maka diperlukan rekayasa tanah

sebagai bentuk perbaikan tanah tersebut.

Menurut Rori (2017), pada saat penggalian terowongan akan terjadi

settlement pada permukaan di atas terowongan. Settlement ini harus juga

diperhitungkan karena dapat menimbulkan kerusakan terhadap struktur di

atas terowongan. Permasalahan yang ada demikian mengarah kepada

optimalisasi aspek-aspek geoteknik, pencegahan kegagalan terowongan, serta

memperhitungkan kegagalan dalam proses penggalian terowongan.

Kebutuhan akan pemahaman ilmiah tentang formasi dan kekuatan sistem

penyanggaan juga semakin meningkat.

Riaz (2016) melakukan penelitian di terowongan Nahakki Pakistan,

dimana terowongan tersebut berada di kaki Gunung Himalaya yang sebagian

besar tanahnya tidak dapat dispesifikasikan. Sistem penyanggaan

menggunakan rockbolt cukup mendukung untuk jenis tanah yang buruk pada

terowongan ini.

Gambar 1.1 Alinyemen Terowogan Nahakki (Riaz, 2016)

NORTH

PORTAL

NSL

SOUTH

PORTAL

OPEN

CUT

SC

HIS

T

HS/McCal.P

Mb/Mc

GM

S/H

S

HS

F.D

ol/QC

QM

b/Cal.P

QURTZATIC

MARBLE

Cal.S/MS

MIC

ASCHIS

T

Mb

MARBLE

Cal.S/MS

MIC

ASCHIS

T

A A'

N S

PENAMPANG GEOLOGI

ELE

VA

SI

ELE

VA

SI

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 720740

760

780

800

820

840

860

880

900

920

940

960

740

760

780

800

820

840

860

880

900

920

940

960

4

Gambar 1.2 Penempatan Titik Rockbolt Pada Terowongan Nahakki

(Riaz, 2016)

Oleh karena itu pada penelitian ini akan dilakukan analisis perkuatan

dinding terowongan menggunakan rockbolt dan lining beton, dan dilakukan

perbandingan penurunan tanah dengan dan tanpa rockbolt pada jenis tanah

lunak menggunakan program Rocscience Phase2. Selanjutnya akan diketahui

perbedaan besar settlement yang terjadi jika struktur terowongan

menggunakan sistem penyanggaan rockbolt dan tidak menggunakan

rockbolt.

1.2 Rumusan Masalah

Seiring dengan perkembangan teknologi, pembangunan terowongan

tembus bukit terkait dengan faktor geoteknik, pencegahan kegagalan, proses

yang terjadi pada tanah akibat penggalian terowongan dan faktor lainnya. Hal

ini menimbulkan beberapa permasalahan antara lain:

1. Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi perilaku terowongan?

2. Apa saja parameter-parameter yang ada pada perhitungan terowongan?

3. Bagaimana stabilitas terowongan tersebut dengan atau tanpa penyangga

berupa rockbolt?

4. Bagaimana pengaruh air tanah terhadap gaya-gaya dalam dan deformasi

terowongan?

Rockbolt

Struktur

Terowongan

5

1.3 Tujuan

Secara umum penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh

penggunaan rockbolt pada perkuatan dinding terowongan di terowongan

tanah lunak double track Notog-Banyumas. Berdasarkan rumusan masalah di

atas, maksud dan tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi perilaku terowongan.

2. Mengetahui parameter-parameter yang ada pada perhitungan

terowongan.

3. Mengetahui stabilitas terowongan tembus bukit dengan atau tanpa

rockbolt.

4. Mengetahui pengaruh air tanah terhadap gaya-gaya dalam dan deformasi

terowongan.

1.4 Batasan Masalah

Dalam rangka memfokuskan pembahasan penelitian ini, akan dibuat

beberapa batasan masalah agar penelitian tidak terpecah fokus pada hal lain.

Adapun pembahasan pada analisis ini dibatasi pada beberapa penelitian dan

asumsi, antara lain:

1. Terowongan double track Notog merupakan terowongan tanah lunak

berlokasi di daerah bagian selatan Pulau Jawa, yaitu di Dukuh Kalirajut,

Desa Notog, Kecamatan Patikraja, Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah.

2. Profil geologi yang digunakan merupakan profil lapisan tanah pada

proyek konstruksi terowongan double track Notog.

3. Analisis disederhanakan dengan asumsi semua model perilaku tanah

menggunakan model Mohr-Coulomb.

4. Data geoteknik diperoleh dari Proyek Terowongan Notog Banyumas dan

di tes lab oleh Ika Adya Perkasa.

5. Data dimensi terowongan menggunakan data dari Proyek Terowongan

Notog Banyumas.

6. Analisis menggunakan software Phase2.

6

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Terowongan

2.1.1 Definisi

Terowongan adalah bangunan lubang tembusan bawah permukaan

yang menembus bantala/ground yang terdiri tanah atau batuan dari gunung,

sungai, bawah jalan, dan lain-lain dengan fungsi sebagai jalan raya, jalan KA,

jalan air, dan sebagainya (Kementrian PU, 2011). Sedangkan menurut Tibri

(2017), terowongan didefinisikan sebagai lubang bukaan yang dibuat dengan

dua lubang bukaan yang saling berhubungan langsung atau dengan kata lain

kedua lubang bukaan tersebut harus menembus bagian kerak bumi, yakni

perbukitan, sebagai media transportasi, drainase, penambangan, dan lain-lain.

Pembangunan Terowongan Double Track Notog dilakukan dengan cara

melubangi atau menggali terowongan dengan mesin Twin Header. Sistem

menggali terowongan ini yaitu dengan menggali lewat bagian inlet dan outlet

yang nantinya galian terowongan akan bertemu di tengah, kemudian hasil

galian akan dibuang ke disposal yang berjarak 1 km dari proyek inlet dan 200

meter dari proyek outlet.

Gambar 2.1 Terowongan Notog BH 1440

9300

8264

8030

5300

14501450

R46

50

R6600

619

1200

200

7

Gambar 2.2 Mesin Twinheader

Gambar 2.3 Lokasi Portal Inlet dan Outlet

2.1.2 Sejarah dan Latar Belakang Didirikannya Terowongan Double Track

Notog BH 1440

Meningkatnya minat manusia menggunakan angkutan kereta api

dikarenakan efektif dan efisiennya menggunakan transportasi tersebut serta

banyaknya tujuan destinasi dari penumpang menyebabkan perlunya

menambahkan jumlah kereta api. Dalam sisi lain, Terowongan Eksisting

Notog dengan panjang 260 meter yang memiliki hanya 1 track jalur rel

membuat kereta dari 2 arah perlu bergantian untuk melewatinya, hal ini tidak

memungkinkan jika terjadi cukup lama. Daerah sekitar terowongan eksisting

adalah perbukitan, jalan raya penghubung Kabupaten Banyumas dan

Kabupaten Kebumen yang disekitarnya juga terdapat Sungai Serayu . Maka

tengah

terowongan

PORTAL INLET

NOTOG TUNNEL L=550 M

359 K

M+

127

359 K

M+

677

PORTAL OUTLETG.W.L

8

diperlukan perbaikan jalur rel dalam terowongan dengan menambahkan 1

track jalur rel lagi, dengan tujuan masing-masing track diperuntukkan sesuai

arah kereta.

Studi konsultan tentang tata letak terowongan dengan pertimbangan

kestabilan terowongan dan pengaruhnya pada terowongan lama.

Tabel 2.1 Alternatif tata letak terowongan

(Sumber : Final report for detailed design Cikro)

Alternatif Penggambaran

1 Menggunakan

terowongan lama

Konstruksi terowongan baru untuk lintasan tunggal

Terowongan lama tetap pada posisi semula namun

dengan perbaikan elektrifikasi

2-1 Tidak

menggunakan

terowongan lama

Konstruksi terowongan baru untuk lintasan ganda (dua

terowongan, 2 lintasan); dan

Tidak menggunakan terowongan lama

2-2 Konstruksi terowongan baru untuk lintasan ganda (satu

terowongan, 2 lintasan); dan

Tidak menggunakan terowongan lama

9

Tabel di bawah ini menunjukan beberapa alternatif perbandingan untuk

pembangunan Terowongan Notog. Berdasarkan 4 jenis perbandingan yaitu,

desain kecepatan kereta, biaya konstuksi, durasi konstruksi dan pemeliharaan

area untuk menguji kelayakan terowongan.

Seperti ditunjukan di tabel 3-2, alternatif 2-2 (tidak digunakan

terowongan lama dan konstruksi terowongan baru dengan satu terowongan 2

lintasan) itu lebih baik untuk dilakukan pembangunannya dibanding semua

jenis alternatif. Terutama jika dibanding dengan durasi konstruksi pada

alternatif 1 (39 bulan) bisa lebih lama dari jadwal perkiraan konstruksi pada

proyek dan rencana itu tidak dapat diterima.

Maka, alternatif 2-2 dianggap sesuai untuk dilakukan pada proyek ini.

Tabel 2.2 Perbandingan penggunaan alternatif pada Terowongan Notog

(Sumber : Final report for detailed design Cikro)

Item

Alternatif 1 Alternatif 2-1 Alternatif 2-2

Menggunakan terowongan

lama

Tidak menggunakan

terowongan lama

Pelebaran

terowongan

lama

Terowongan

baru (lintasan

tunggal)

Terowongan

baru (2

terowongan,

2 lintasan)

Terowongan

baru (1

terowongan,

2 lintasan)

Panjang terowongan (m) 262 550 550 550

Desain

kereta Radius (m) 290 800 800 800

Kecepatan

(km/jam)

Kecepatan

maksimum 60 120 120 120

Evaluasi ∆ Ѳ Ѳ

Biaya konstruksi(Rp) 138,6 Miliar O 177,5

Miliar ∆

127,1

Miliar Ѳ

Lama Konstruksi (hingga

operasi) 39 bulan ∆

28

bulan O

23

bulan Ѳ

Area perawatan (*) (m2) 11.700 O 15.800 ∆ 10.300 Ѳ

Evaluasi O ∆ Ѳ

Simbol evaluasi : Ѳ(Baik) O(Cukup) ∆(tidak sesuai)

Keterangan (*): Area perawatan = rangkaian panjang terowongan x panjang

terowongan

10

2.1.3 Profil Geologi

Berdasarkan Peta Geologi Kabupaten Banyumas sebagian besar memiliki

jenis tanah lempung, lanau, pasir, kerikil dan kerakal. Pada wilayah

Terowongan Notog yang ditinjuk dengan garis merah juga memiliki profil

geologi jenis Qa yaitu tanah lempung, lanau, pasir, kerikil, dan kerakal.

Gambar 2.4 Peta Geologi Kabupaten Banyumas

Keterangan:

Aluvium (alluvium) Lempung, lanau, pasir, kerikil dan kerakal.

Endapan pantai

(Coastal deposits)

Umumnya pasir yang terpilah baik-sedang,

sangat lepas.

Endapan undak

(Terraces)

Pasir, kerikil dan kerakal; agak mampat dan

merupakan endapan tua Sungai Serayu.

Formasi tapak (Tapak

formation)

Batu pasir dengan cangkang moluska,

bersisipan napal dan breksi.

Lokasi Terowongan

Notog BH 1440

11

Formasi halang

(Halang formation)

Perselingan batupasir, batulempung, napal dan

tuf dengan sisipan breksi; dipengaruhi oleh

arus turbid dan pelengseran bawah air laut.

Anggota breksi

formasi halang

(Bressia member of

halang formation)

Breksi dengan komponen andesit, basal dan

batugamping, masa dasar batupasir tufan

kasar; sisipan batupasir dan lava basal.

Anggota batupasir

formasi halang

(Sandstone member

halang formation)

Endapan turbidit terdiri dari perselingan

batupasir, konglomerat dengan batulempung,

napal dan serpih dengan sisipan diamiktit.

Formasi rambatan

(Rambatan formation)

Batupasir gampingan bersisipan napal,

batulempung dan breksi; umunya berstruktur

turbidit.

Formasi pamutuan

(Pamutuan formation)

Batupasir, napal, tuf, batulempung dan

batugamping.

Formasi penosongan

(Penosongan

formation)

Perselingan batupasir gampingan,

batulempung, tuf, napal dan kalkarenit,

dipengaruhi oleh arus turbit.

Formasi kalipucang

(Kalipucang

formation)

Batugamping terumbu, setempat batugamping

klastik dan dibagian bawah serpih bitumen.

Formasi waturanda

(Waturanda formation)

Bagian bawah batupasir kasar, makin ke atas

berubah menjadi breksi dengan komponen

andesit-basal; masa dasar batupasir dan tuf.

Anggota tuf formasi

waturanda (Tuff

member of waturanda

formation)

Perselingan tuf gelas, tuf kristal, batupasir

gampingan dan napal tufan.

12

Formasi gabon (Gabon

formation)

Breksi dengan komponen andesit, bermasa

dasar tuf dan batupasir kasar, setempat tuf

lapili, lava dan endapan lahar.

Anggota tuf formasi

gabon (Tuff member

of gabon formation)

Tuf, tuf lapili, breksi tuf bersisipan batupasir

dan batulempung.

Formasi

karangsambung

(Karangsambung

formation)

Batulempung, berstruktur sisik dengan

fragmen batugamping, konglomerat, batupasir,

batulempung, dan basal.

Basal (Balast) Basal yang berupa retas atau retas lempeng.

Andesit (Andesite) Andesit yang berupa retas.

Berdasarkan hasil tes boring yang dilakukan, Terowongan Notog memiliki 4

jenis tanah seperti gambar di bawah ini

Gambar 2.5 Lapisan Tanah Terowongan Notog BH 1440

13

2.1.4 Klasifikasi Terowongan Berdasarkan Fungsinya

Menurut Szechy (1967) terowongan berdasarkan fungsinya dibagi menjadi 3

jenis utama, yaitu:

1. Terowongan Lalu Lintas (Traffic)

Terowongan lalu lintas yaitu terowongan yang digunakan sebagai sarana

lalu lintas kendaraan untuk menghubungkan dua tempat, meliputi

terowongan kereta api, terowongan jalan raya, terowongan pejalan kaki,

terowongan bawah laut, dan terowongan kereta api bawah tanah.

Gambar 2.6 Terowongan Lalu Lintas (Ramadhan, 2011)

2. Terowongan Angkutan

Terowongan angkutan yaitu terowongan yang digunakan untuk tujuan

mempermudah hidup manusia, meliputi terowongan pembangkit listrik,

terowongan penyedia air, terowongan intake, terowongan drainase, dan

terowongan industri.

Gambar 2.7 Terowongan Angkutan (Detik Finance, 2018)

14

3. Terowongan Tambang

Terowongan tambang meliputi terowongan utama dan akses, terowongan

eksplorasi, terowongan eksploitasi, terowongan pelayanan rute, dan

terowongan darurat.

Gambar 2.8 Terowongan Tambang (Khumaini, 2014)

Menurut klasifikasi terowongan berdasarkan fungsinya, Terowongan

Notog BH 1440 termasuk ke dalam jenis terowongan lalu lintas karena sesuai

dengan tujuan dibangunnya terowongan ini yaitu sebagai jalur kereta api.

2.1.5 Klasifikasi Terowongan Berdasarkan Cara Pelaksanaannya

Berdasarkan cara pelaksanaannya, terowongan dibagi menjadi 6 jenis, yaitu:

1. Micro Tunnel

Terowongan Micro Tunnel mayoritas digunakan untuk penempatan jalur

pipa, kabel, dan jaringan air. Ukuran dari terowongan ini berkisar antara

0,6 meter sampai 1 meter dan dikerjakan secara modern dengan cara

otomatis dengan peralatan robot.

Gambar 2.9 Terowongan Mikro (Huxed Tunneling, 2019)

15

2. Terowongan Dongkrak (Jacking)

Teknik pelaksanaan pembuatan terowongan jenis ini dipilih sebagai

alternatif karena penggalian biasa terlalu mahal karena panjang yang

terbatas, misalnya pembuatan underpass dan sejenisnya. Secara umum

pelaksanaan pembuatan terowongan ini dilakukan dengan mendongkrak

secara Horizontal sebuah segmen beton precast atau baja memotong tanah

dan membuang keluar volume tanah yang terpotong segmen yang

didongkrak tersebut secara manual.

Gambar 2.10 Terowongan Dongkrak (PT. Brantas Abipraya, 2013)

3. Terowongan Batuan (Rock)

Terowongan batuan ini dibuat menembus batuan masif yang relatif keras

dan dapat dilakukan langsung dengan metode penggalian menggunakan

peralatan manual, mekanis maupun blasting. Masalah yang mungkun

dihadapi adalah yang berkaitan dengan air tanah, dan struktur penopang

pada zona patahan.

Gambar 2.11 Terowongan Batuan (Bauhn, 2002)

16

4. Terowongan Melalui Tanah Lunak (Soft ground)

Terowongan yang dibuat melalui tanah lempung, pasir, dan batuan lunak

(soft rock). Karena mudah runtuh maka untuk pelaksanaan penggalian

digunakan pelindung (shield). Sedangkan lining tunnel harus segera

dipasang bersamaan dengan kemajuan gerakan mesin penggali.

Gambar 2.12 Terowongan Tanah Lunak (PT. PP, 2018)

Gambar 2.13 Lining Terowongan (PT. PP, 2018)

5. Terowongan Gali Timbun (Cut and cover)

Terowongan ini dilaksanakan dengan menggali sebuah alur yang cukup

sampai kedalaman yang diinginkan, kemudian pengecoran lining tunnel

atau pemasangan lining precast dan melakukan penimbunan kembali

(covering). Metode ini cocok dilaksanakan jika tersedia areal yang cukup,

tidak mengganggu aktifitas dipermukaan dan letak jalur terowongan cukup

dekat dengan permukaan.

Shield

Lining

17

Gambar 2.14 Terowongan Gali Timbun (Ramadhan, 2014)

6. Terowongan Bawah Air (Underwater)

Terowongan ini biasanya melewati jalur batuan atau tanah lunak. Hal yang

membedakan dengan terowongan tanah lunak adalah adanya tekanan air

yang sangat tinggi, sehingga diperlukan metode untuk membuat

terowongan menjadi kedap air. Salah satu metodenya yaitu dengan

membuat trench/parit didasar sungai atau laut lalu menempatkan precast

tube lining dan menerapkan teknik sambungan kedap air.

Gambar 2.15 Terowongan Bawah Air (Dafiqurrahman, 2013)

2.1.6 Tahapan Dalam Pembuatan Terowongan

Suatu terowongan terbentuk dari tahapan-tahapan yang dapat dilakukan

agar pelaksanaan konstruksi berjalan dengan baik, tahapan-tahapan yang

dilakukan antara lain:

a. Pekerjaan Marking

Pada tahap pekerjaan marking ditentukan titik-titik koordinat dan elevasi

struktur sesuai rencana, pengukuran dilakukan dengan acuan bench mark

(BM) yang telah ditentukan.

18

Gambar 2.16 Pekerjaan Marking

b. Pekerjaan Excavation

Tim survey telah memberikan marking di area batas galian tunnel, maka

pekerjaan excavation dapat dilakukan dengan cara menggali area yang

telah dimarking sehingga membentuk area tunnel yang sesuai dengan

desain.

Gambar 2.17 Pekerjaan Excavation

c. Pekerjaan Mucking

Mucking adalah pekerjaan membuang hasil galian yang telah di ekskavasi.

Pekerjaan ini dapat dilakukan setelah kondisi galian clear dan

rekomendasi geologist menyatakan aman.

Gambar 2.18 Pekerjaan Mucking

19

d. Pemasangan Penyangga

Pemasangan penyangga terowongan dilakukan dengan tujuan mencegah

keruntuhan terowongan akibat galian yang telah dilakukan. Penyangga

terowongan dapat berupa steel rib atau plat baja, rockbolt atau angkur,

wiremesh atau jaring-jaring kawat, dan shotcrete yang dipasangkan sesuai

dengan standar yang benar.

Gambar 2.19 Penyangga Steel Rib

Gambar 2.20 Penyangga Rockbolt

Gambar 2.21 Penyangga Wiremesh

Steel Rib

Rockbolt

Wiremesh

Rockbolt

20

e. Pekerjaan Lining

Lining merupakan dinding terowongan sekaligus sebagai finishing

terowongan yang dapat berupa batu bata atau beton. Pekerjaan lining

sebagai tahap pekerjaan akhir dalam pembuatan terowongan.

Gambar 2.22 Penyangga Lining

2.2 NATM

NATM atau New Australian Tunneling Method adalah suatu sistem

pembuatan tunnel dengan menggunakan shotcrete (beton yang disemprotkan

dengan tekanan tinggi) dan rockbolt sebagai penyangga sementara tunnel,

sebelum diberi lapisan concrete (lining concrete). Sebelum ditemukannya

metode NATM ini, digunakan kayu dan rangka baja sebagai konstruksi

penyangga sementara.

NATM diaplikasikan pertama kali di industri penambangan di United

Kingdom oleh Deacon dan Hughes pada tahun 1988, kemudian kembali

diterapkan di pembangunan terowongan untuk jalan raya di United Kingdom.

Kelemahan dari kontruksi kayu ini menurut Prof. LV. Rabcewicz dalam

bukunya NATM adalah kayu khususnya dalam keadaan lembab akan sangat

mudah mengalami keruntuhan, meskipun baja mempunyai sifat fisik yang

lebih baik, efisiensi busur kerja baja sangat bergantung dari kualitas

pengganjalan (kontak baja dengan batuan), sementara diketahui bahwa akibat

meregangnya batuan pada waktu penggalian seringkali menyebabkan

terjadinya penurunan bagian atas terowongan.

Lining

21

Tabel 2.3 Sejarah perkembangan NATM dari masa ke masa

(Sumber : An Insight inti the NATM, 2004)

Tahun Perkembangan Oleh

1811 Penemuan perisai bundar Brunel

1848

Pengupayaan mempercepat setting time pada

mortar Wejwanov

1872

Penggantian material penyangga dari kayu menjadi

baja Rziha

1908-1911 Penemuan mesin shotcrete Akeley

1914 Pengaplikasian shotcrete pertama kali di tambang

batu bara

Denver

1948 Pengenalan sistem lining Rabcewicz

1954 Penggunaan shotcrete untuk membantu

penyanggaan tanah pada terowongan

Bruner

1955 Pengembangan angkur Rabcewicz

1960

Pernyataan akan pentingnya pengukuran yang

sistematis Muller

1962 Mengenalkan NATM pada seminar geomekanik ke

XIII di Salzburg

Rabcewicz

1964 Literatur dalam Bahasa Inggris mulai dimunculkan Rabcewicz

1969 Pengaplikasian NATM pertama kali di daerah

urban yang memiliki tanah lunak

Frankfurt

1980 Pendefinisian ulang pada literatur tentang NATM

karena terjadi konflik antara Komite Nasional

Austria pada Asosiasi Tunnelling Internasional

Konstruksi Bawah Tanah

1987 NATM pertama di Britain terowongan tambang

2.3.1 Rockbolt

Rockbolt merupakan batang baja yang ditancapkan di dalam batuan.

Rockbolt merupakan sistem angkur dalam terowongan yang bila digunakan

akan menjadi kesatuan bagian dari massa batuan. Fungsi rockbolt yaitu

memberi penguatan massa batuan dengan tujuan memperkecil deformasi atau

menjaga kestabilan terowongan. Penggunan rockbolt sebagai perkuatan

penyangga harus memperhatikan kondisi batuan. Rockbolt tidak dapat

digunakan pada batuan/tanah yang terlalu lunak atau terlalu keras. Secara

umum penggunaan rockbolt memberi pengaruh antara lain:

1. Pengaruh suspensi. Stabilisator pada batuan yang retak atau yang

mengalami penggalian dengan ledakan

22

2. Merekatkan lapisan. Hal ini terjadi jika rockbolt ditempatkan dengan

menembus lapisan berbeda yang relatif tipis

3. Menaikan kemampuan dukung. Tegangan pada rockbolt akan menekan

batuan sehingga menghasilkan kekakuan yang baik dan peningkatan

kekuatan geser

Gambar 2.23 Bentuk Rockbolt dan Bagian-bagian Rockbolt

(wikipedia.com)

Salah satu metode yang dapat memperkirakan beban pada rockbolt

adalah yang diajukan oleh Rabcewicz (1961) dengan memperhitungkan

inklinasi dari strata batuan, dengan asumsi bahwa rockbolt dipasang dengan

sudut 45̊ terhadap strata batuan.

Gambar 2.24 Penentuan gaya rockbolt menurut Rabcewicz (Szechy, 1973)

Rockbolt

Strata

batuan

51°

18°

51°

38°

30°

45° T

RN

T

T

T

T

T

hf

h/2

ψ

α

ψ

ψ

α

R

H

23

dengan,

T = Gaya geser antar lapisan (kN/m2);

ϕ = Sudut geser dalam batuan ( ̊ ) ;

h = Tebal area lengkung batuan (meter);

H = Gaya horizontal di tengah lengkung (kN/m2);

α = Sudut inklinasi antara lapisan horizontal ( ̊ );

R = Gaya dalam (kN/m2);

Ψ = Sudut antara lapisan dan gaya dalam ( ̊ ).

Dari ilustrasi di atas ditulis persamaan sebagai berikut:

𝐻

𝑐𝑜𝑠𝜓sin(𝛼 + 𝜓) 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑛 (𝛼 + 𝜓) −

𝑃

√2=

𝐻

𝑐𝑜𝑠𝜓sin(𝛼 + 𝜓) 𝑡𝑎𝑛𝜙 +

𝑃

√2𝑡𝑎𝑛𝜙

…………………………………………………………………….......…(2.1)

Gaya yang dipikul oleh rockbolt sebesar:

𝑃 = 𝐻 √2

𝑐𝑜𝑠𝜓 (1+𝑡) (cos(α + ψ) − sin(𝛼 + 𝜓) 𝑡𝑎𝑛𝜙 (kN) …(2.2)

Jika gesekan/friksi pada lapisan diabaikan maka diperoleh:

𝑃 = 𝐻√2 …(2.3)

Adapun nilai H ditentukan dari Straka (1963) dengan:

𝐻 =ɣ.ℎ.𝑏2

8.𝑓 …(2.4)

2.3.2 Lining

Setelah terowongan digali dan disangga, lining dibutuhkan untuk

memenuhi satu atau lebih fungsi berikut

1. Memperbaiki stabilitas masa batuan.

2. Pencegahan pengikisan batuan oleh cuaca atau kecepatan aliran pada

terowongan pengelak atau terowongan spillway.

24

3. Menghindari ketidak stabilan dari tebing oleh bocoran sumber air melalui

retakan dari terowongan.

Tipe lining yang biasa digunakan:

1. Lining pasangan (batu / bata)

Yaitu lining yang dibuat dari pasangan batu atau batu bata yang disusun

agar membentuk dinding terowongan yang rapi.

Gambar 2.25 Lining Batu Bata (Serba_tahu, 2016)

2. Lining beton

Yaitu lining yang dibuat dari beton, sebelum dilakukan pengecoran akan

dipasang bekisting terlebih dahulu.

Gambar 2.26 Lining Beton (ilmupengetahuanumum, 2008)

3. Lining shotcrete

Lining dari shotcrete memiliki permukaan yang kasar karena tidak lakukan

finishing pada permukaannya.

25

Gambar 2.27 Lining Shotcrete (infokita)

1. Plat baja

Lining yang terbuat dari pelat baja biasanya sekaligus sebagai arsitektur

dalam terowongan

Gambar 2.28 Lining Plat Baja (Haryanti, 2018)

2. Lining beton precast

Lining beton precast terbuat dari beton yang sudah dilakukan pencetakan

sebelumnya, biasanya tiap segmen lining ini berukuran 6 meter

Gambar 2.29 Lining Beton Precast (Santoso, 2019)

26

2.3 Elemen hingga

Diskretisasi telah menjadi metode yang digunakan manusia dalam

menyelesaikan suatu permasalahan yang kompleks. Penyelesaian masalah ini

dapat dilakukan dengan membagi permasalahan menjadi beberapa komponen

yang lebih kecil dan sederhana untuk dianalisa lanjut. Kemudian diurai dan

dirangkai kembali solusi-solusi dari permasalahan yang kecil tersebut

menjadi bentuk kompleks seperti asalnya.

Konsep dari metode elemen hingga (finite element method) adalah

dengan cara membagi model yang akan dianalisis menjadi berhingga yang

meliputi bagian-bagian kecil yang disebut elemen. Analisis permasalahan

dilakukan pada elemen-elemen ini. Tiap titik simpul (nodul) dari elemen-

elemen akan membentuk rangkaian yang secara keseluruhan mendekati

bentuk nodul semula.

Metode elemen juga merupakan salah satu metode pendekatan secara

numerik yang merupakan metode differensial. Metode ini dapat digunakan

untuk mengetahui dan menganalisis tegangan dan perpindahan pada sebuah

struktur.

Ada beberapa jenis elemen hingga yaitu:

1. Elemen hingga satu dimensi, disebut juga dengan elemen garis.

2. Elemen hingga dua dimensi, disebut juga elemen bidang yang berbentuk

segitiga atau segiempat.

3. Elemen hingga tiga dimensi, yang dapat berbentuk prisma segienam.

Bagian-bagian dari suatu elemen dapat berupa titik simpul, garis simpul

dan bidang simpul seperti terlihat dalam gambar

Semakin kecil ukuran dari elemen-elemen, maka ketelitiannya akan

semakin tinggi atau semakin mendekati jawaban penyelesaian dari suatu

permasalahan yang diteliti.

27

Ukuran elemen sedang ukuran elemen kecil

Gambar 2.30 Elemen-elemen penyusun

2.4 Tipe Keruntuhan Model Mohr coulomb

Keruntuhan geser (shear failure) tanah terjadi bukan disebabkan

hancurnya butir-butir tanah tersebut tetapi karena adanya gerak relatif antara

butir-butir tanah tersebut.

Mohr menjelaskan bahwa keruntuhan sebagai akibat dari kombinasi

kritis antara tegangan normal dan geser dan bukan hanya akibat tegangan

geser minimum dan tegangan geser maksimum saja. Sehingga pada bidang

keruntuhan dapat dinyatakan bahwa:

𝜏𝑓 = 𝑓(𝜎) …(2.5)

Kriteria keruntuhan/kegagalan Mohr Coulomb digambarkan dalam bentuk

garis lurus. Jika kedudukan tegangan baru mencapai titik P, keruntuhan tidak

akan terjadi. Pada titik Q terjadi keruntuhan karena titik tersebut terletak tepat

pada garis kegagalan. Titik R tidak akan pernah tercapai karena sebelum

mencapai titik R sudah terjadi keruntuhan, seperti yang digambarkan di

bawah ini

28

Gambar 2.31 Kriteria Kegagalan Mohr-Coulomb

Model Mohr Coloumb membutuhkan lima buah parameter yang umum

digunakan oleh para ahli geoteknik dan dapat diperoleh dari uji-uji yang

umum dilaksanakan di laboratorium. Parameter-parameter tersebut adalah

modulus young (Eref) (kN/m2), angka poisson (γ), sudut geser (ϕ) ( ̊ ), kohesi

(cref) (kN/m2), dan sudut dilatansi (ψ) ( ̊ ).

Parameter geoteknik yang banyak digunakan saat ini adalah

berdasarkan kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb sehingga perlu ditentukan

kesetaraan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (ϕ) untuk setiap massa

batuan. Hal ini dilakukan dengan cara mencocokkan kurva hasil perhitungan

kriteria keruntuhan Hoek-Brown untuk berbagai nilai tegangan prinsipal

minimum. Kuat geser tanah bisa dinyatakan dalam bentuk tegangan efektif

σ’1 dan σ’3 pada saat keruntuhan terjadi. Lingkaran Mohr berbentuk setengah

lingkaran dengan koordinat (τ) dan (σ’) dilihatkan dalam gambar di bawah

Gambar 2.32 Lingkaran Mohr-Coulomb

Dari lingkaran Mohr dapat dilihat:

σ’1 = tegangan utama mayor efektif (kN/m2)

29

σ’3 = tegangan utama minor efektif (kN/m2)

θ = sudut keruntugan ( ̊ )

c’ = kohesi (kN/m2)

ϕ’ = sudut gesek dalam efektif

Nilai ϕ dan c dapat dihitung dengan persamaan berikut:

ϕ’ = 𝑠𝑖𝑛−1 [6𝑎𝑚𝑏(𝑠+𝑚𝑏𝜎3𝑛

′ )𝑎−1

2(1+𝑎)(2+𝑎)+6𝑎𝑚𝑏(𝑎+𝑚𝑏𝜎3𝑛′ )

𝑎−1] …(2.6)

c = 𝜎𝑑[(1+2𝑎)𝑠+(1−𝑎)𝑚𝑏𝜎3𝑛

′ ](𝑠+𝑚𝑏𝜎3𝑛′ )

𝑎−1

(1+𝑎)(2+𝑎)√1+(6𝑎𝑚𝑏(𝑠+𝑚𝑏𝜎3𝑛′ )

𝑎−1)/((1+𝑎)(2+𝑎))

…(2.7)

2.5 Phase 2

Gambar 2.33 Program Rocscience Phase2

Phase2 adalah bagian dari Rocscience yang menggunakan analisis 2D

elastoplastic dengan menganalisis tegangan elemen hingga untuk penggalian

bawah tanah atau permukaan batuan maupun tanah. Hal ini dapat digunakan

untuk berbagai proyek rekayasa dan termasuk support design, stabilitas

lereng elemen hingga, rembesan air tanah dan analisis probabilistic. Program

Phase2 ini dapat menyajikan hasil output berupa tabel dan grafik berdasarkan

hasil analisis input.

Model multi-tahap yang kompleks dapat dengan mudah dibuat dan

dianalisis dengan cepat seperti terowongan di batuan lemah atau bersendi,

gua-gua pembangkit tenaga listrik bawah tanah, tambang terbuka dan lereng,

30

tanggul, struktur bumi yang distabilkan MSE, dan lebih banyak lagi.

Kegagalan progresif, interaksi dukungan, dan berbagai masalah lain dapat

diatasi. Phase2 menawarkan berbagai opsi permodelan support design seperti

shotcrete beton, sistem set baja, dinding penahan, tiang pancang liner

komposit multilayer, geotekstil, dan lain-lain.

2.6 Tegangan Pada Penggalian Terowongan

Penggalian terowongan pada massa tanah/batuan membawa perubahan

kondisi tegangan di area sekitarnya dan ruang akibat penggalian

menyebabkan terjadinya displacement. Akibat lain adalah terjadinya

degradasi tegangan tanah/batuan di area penggalian yang bersifat merugikan

bagi stabilitas.

2.6.1 Akumulasi Tegangan Akibat Penggalian Terowongan

Tegangan vertikal pada penampang tanah/batuan merupakan fungsi

kedalaman. Dengan mengetahui tegangan vertikal (σν) suatu titik, dapat

dihitung tegangan horizontal (σh) titik tersebut melalui hubungan rasio

poisson (μ). Hubungan tegangan ini dirumuskan:

σν = γ.h …(2.8)

σh = σν.μ / (1-μ) …(2.9)

dengan,

σν = tegangan vertikal (kN/m2);

σh = tegangan horizontal (kN/m2);

γ = massa jenis tanah/batuan (kN/m2);

h = kedalaman (meter);

μ = angka poisson (tanpa satuan).

Pada gambar 2.30 (a) tampak kondisi awal tegangan vertikal bernilai

seragam di tiap titik dengan kedalaman yang sama. Menurut Mindlin (1939)

jika lokasi tersebut dilakukan penggalian terowongan seperti pada Gambar

2.30 (b), tegangan dari massa yang akan digali akan dialihkan/ditransfer ke

31

sisi terowongan. Akibat transfer tegangan ini terjadi akumulasi tegangan

dipermukaan galian terowongan.

Gambar 2.34 (a) Kondisi tegangan pada kondisi awal (b) Kondisi akibat

tegangan transfer (Szechy, 1973)

Akumulasi tegangan ini bernilai maksimum di sisi galian dengan nilai

dua kali tegangan awal. Pada gambar 2.31, r adalah jarak titik tinjau dari pusat

galian (meter), h adalah jarak pusat galian dengan permukaan tanah (meter)

dan a adalah jari-jari terowongan (meter). Tegangan maksimum berada pada

lokasi r/a = 1. Tegangan tersebut berkurang secara proporsional terhadap

pertambahan jarak, kemudian menjadi konstan sebesar nilai awal pada lokasi

kurang lebih r/a = 4 dari pusat galian terowongan.

Gambar 2.35 Akumulasi tegangan pada permukaan terowongan

(Szechy, 1973)

Szechy (1973), tegangan-tegangan pada permukaan galian dapat diuraikan

sebagai berikut:

- Tegangan radial (σr) yang searah radius

32

- Tegangan tangensial (σt) yang tegak lurus terhadap radial

- Tegangan geser (τrt) hasil interaksi dari σr dan σt

Gambar 2.36 Displacement pada area penggalian terowongan

(Goodman, 1989)

Kirsch (1989) menurunkan rumus untuk masing-masing tegangan di atas

sebagai berikut:

σr = 𝜎𝑣

2 [(1 + 𝜆) [1 −

𝑎2

𝑟2] + (1 − 𝜆) [1 + 3𝑎4

𝑟4 + 4𝑎4

𝑟2] 𝑐𝑜𝑠2𝜙] ..(2.10)

σt = 𝜎𝑣

2 [(1 + 𝜆) [1 −

𝑎2

𝑟2] − (1 − 𝜆) [1 + 3𝑎4

𝑟4] 𝑐𝑜𝑠2𝜙] ..(2.11)

τrt = −𝑃𝑣

2 [(1 − 𝜆) [1 − 3

𝑎4

𝑟4+ 2

𝑎2

𝑟2] 𝑠𝑖𝑛2𝜙] ..(2.12)

dengan,

σv = ɣ.h = tegangan vertikal (kN/m2);

λ = 𝑃𝑣

𝑃ℎ = angka poisson (tanpa satuan);

a = radius galian terowongan (meter);

ϕ = sudut tinjau (derajat, ϕ = 0̊ pada puncak, ϕ = 90̊ pada dinding

terowongan).

Kirsch (1989) memberikan tabel secara lengkap untuk nilai konsentrasi

tegangan pada berbagai sebagai berikut:

33

Tabel 2.4 Konsentrasi tegangan menurut persamaan Krisch (Goodman, 1989)

σh/σv 0 0.3 0.6 1.0 1.5 2.0 3.0

r/a Ɵ 0̊ 90 ̊ 0̊ 90 ̊ 0̊ 90 ̊All Ɵ

values 0̊ 90 ̊ 0̊ 90 ̊ 0̊ 90 ̊

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.75

2.00

2.50

3.00

4.00

-1.00

-0.61

-0.38

-0.23

-0.14

-0.07

0.00

-0.03

-0.04

-0.04

-0.03

3.00

2.44

2.007

1.82

1.65

1.52

1.32

1.22

1.12

1.07

1.04

-0.10

0.12

-0.25

-0.32

0.36

0.38

0.40

0.40

0.38

0.36

0.34

2.70

2.25

1.96

1.75

1.60

1.50

1.32

1.23

1.13

1.09

1.04

0.80

0.85

0.87

0.86

0.85

0.85

080

0.76

0.71

0.68

0.65

2.40

2.07

1.84

1.68

1.56

1.47

1.33

1.24

1.14

1.10

1.05

2.00

1.83

1.69

1.59

1.51

1.44

1.33

1.25

1.16

1.11

1.06

3.50

3.05

2.73

2.50

2.33

2.20

1.99

1.86

1.72

1.65

1.58

1.50

1.52

1.51

1.48

1.44

1.41

1.33

1.27

1.18

1.13

1.08

5.00

4.26

3.77

2.41

3.16

2.96

2.81

2.47

2.28

2.19

2.10

1.00

1.22

1.32

1.26

1.37

1.37

1,36

1.28

1.20

1.15

1.09

8.00

6.70

5.84

5.23

4.80

4.48

3.97

3.69

3.40

3.26

3.14

0.00

0.60

0.94

1.13

1.24

1.30

1.33

1.31

1.24

1.19

1.11

2.6.2 Displacement pada area penggalian

Displacement tanah adalah pemindahan tanah karena adanya kegiatan-

kegiatan yang dilakukan sehingga menimbulkan tegangan pada tanah. Secara

mikroskopis, displacement merupakan sliding butir tanah/batuan yang

berakibat melemahnya tegangan batuan di area sekitar penggalian hingga

jarak tertentu dari area penggalian, displacement ini bersifat tetap. Zhao

(2016), terowongan yang berlokasi di tanah lunak membuat gaya yang

bekerja disekitar terowongan tersebut dapat meningkat dan menyebabkan

displacement. Jika terowongan tidak dilakukan perbaikan perkuatan maka

masalah ini bisa mengancam keamanan saat terowongan beroperasi.

Displacement pada batuan terjadi karena hilangnya efek confining

akibat penggalian. Displacement ini terjadi dengan pola tertentu terhadap arah

radial dan tangensial. Besarnya dipengaruhi antara lain oleh kombinasi nilai

gaya vertikal dan horizontal serta properti dari batuan. Kirsch memberikan

persamaan displacement sebagai berikut:

ur = 𝜎ℎ+𝜎𝑣

4𝐺 𝑎2

𝑟+

𝜎ℎ−𝜎𝑣

4𝐺 𝑎2

𝑟 (4(1 − 𝑣) −

𝑎2

𝑟2) 𝑐𝑜𝑠2ϕ ..(2.13)

34

ut = 𝜎ℎ+𝜎𝑣

4𝐺 𝑎2

𝑟+ (2(1 − 2𝑣) +

𝑎2

𝑟2) 𝑠𝑖𝑛2ϕ ..(2.14)

dengan,

G = Modulus geser (kN/m2)

v = Raiso poisson (tanpa satuan)

2.6.3 Area Plastis Akibat Penggalian Terowongan

Penggalian dapat menghasilkan tegangan besar dan akan menyebabkan

perlemahan pada lokasi tertentu, perlemahan tersebut disebut area plastis.

Area plastis yang terbentuk mempunyai jari-jari dari pusat penggalian dan

merupakan sebuah slab beam yang melingkar dan paralel dengan permukaan

galian (ring crack) (Bray 1967).

Gambar 2.37 Area Plastis dan Elastis Menurut Bray (Goodman, 1989)

Pada ilustrasi di atas, Bray juga mengasumsikan bahwa retakan yang

terjadi berbentuk log spiral yang mempunyai sudut δ terhadap arah radial.

Untuk nilai δ minimum diambil 45̊ + ϕ/2. Term yang populer digunakan untuk

sudut log spiral adalah parameter Q

Q = 𝑡𝑎𝑛𝛿

(tan (𝛿−𝜙)− 1 ..(2.15)

Radius batas plastis-elastis dirumuskan dengan:

35

R = a (2𝑝−𝑞𝑢+(1+tan2(45𝑜+

𝜙

2)𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙)

1+tan2(45𝑜+𝜙

2)(𝑝𝑖+𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙)

)

1

𝑄

..(2.16)

dengan,

a = Jari-jari terowongan (meter)

p = Initial rock pressure = σν = σh untuk k = 1

qu = Unconfined compressive strength

pi = Internal pressure dalam galian yang dapat ditahan penyangga

ϕ = Sudut geser batuan

Selanjutnya Bray menentukan nilai-nilai tegangan pada area elastis sebagai

berikut:

σre = p -

𝑏

𝑟2 ..(2.17)

σte = p +

𝑏

𝑟2 ..(2.18)

dengan,

b = (tan2(45𝑜+

𝜙

2)𝑝+𝑞𝑢

tan2(45𝑜+𝜙

2)+1

) 𝑅2 ..(2.19)

Untuk area plastis, nilai-nilai tegangan adalah:

σre = (𝑝𝑖 + 𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙) (

𝑟

𝑎)

𝑄

− 𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙 ..(2.20)

σte = (𝑝𝑖 + 𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙)

𝑡𝑎𝑛𝛿

tan(𝛿−𝜙)(

𝑟

𝑎)

𝑄

− 𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙 ..(2.21)

Pada area plastis, displacement yang terjadi mempunyai arah radial

terhadap permukaan galian (inward radially). Besarnya displacement ini

dirumuskan dengan:

ur = 1−𝑣

𝐸 (𝑝𝑖

𝑟(𝑄−1)

𝑎𝑄 +𝑡

𝑟 ..(2.22)

dengan,

t = 1−𝑣

𝐸𝑅2 [(𝑝 + 𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙) − (𝑝𝑖 + 𝑐 𝑐𝑜𝑡𝜙) (

𝑅

𝑎)

𝑄

] +1+𝑣

𝐸𝑏 ..(2.23)

36

2.6.4 Area Plastis/Loosening Zone Sebagai Overburden

Ruang kosong pada terowongan dapat menyebabkan penurunan

confining pada batuan yang mengakibatkan terciptanya area untuk

displacement secara plastis (plastis zone). Hal ini dapat memberikan ruang

butir-butir pada batuan menjadi lebih “tenggang” (loose) dan menyebabkan

tegangan batuan menurun. Area plastis yang sedang dalam kondisi perubahan

keadaan butir disebut “loosening zone”. Pada terowongan yang cukup dalam,

beban yang diterima oleh terowongan bukanlah merupakan seluruh beban

overburden yang ada di atas terowongan, tetapi wilayah plastis berupa area

loosening zone.

Contoh loosening zone sebagai beban, yaitu pada keruntuhan atap

terowongan yang cukup dalam yang digali tanpa penyangga. Keruntuhan ini

terjadi sebagai gradual yang tidak mencapai permukaan tanah di atas

terowongan. Hal ini biasanya terlihat pada terowongan alam. Gambar berikut

merupakan ilustrasi runtuhnya atap terowongan pada batuan. Tinggi

maksimal kerucut keruntuhan dengan pendekatan:

Hmax = 𝑏

2 tan𝑎

2

=𝑏

2 𝑠𝑖𝑛𝜙 ..(2.24)

Gambar 2.38 Pola Keruntuhan Gradual Pada Terowongan Tanpa Penyangga

(Szechy, 1973)

2.7 σ1 (Tegangan Vertikal)

Sebelum terowongan dilakukan excavasi, tegangan dalam yang ada

pada tanah yaitu σv1, σv2, σh1, σh2 yang terdistribusi seragam. Setelah dilakukan

37

excavasi pada lapisan bawah tanah terjadi perubahan tegangan massa batuan

disekitar bukaan excavasi tersebut menjadi tegangan baru. Tegangan baru

tersebut yaitu σ1, σ2, σ3 yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.39 Ilustrasi tegangan tanah di area bukaan terowongan (Hoek, 2007)

Hitungan tegangan-tegangan yang terjadi di dalam tanah berguna untuk

analisis tegangan-regangan (stress-strain) dan penurunan (settlement). Sifat-

sifat tegangan-regangan dan penurunan bergantung pada sifat tanah bila

mengalami pembebanan. Tegangan yang terjadi di dalam massa tanah dapat

disebabkan oleh beban yang bekerja di permukaan atau oleh beban akibat

berat tanah itu sendiri. Tegangan yang berasal dari beban dipermukaan tanah

berkurang bila kedalaman berkurang. Sebaliknya, tegangan yang berasal dari

permukaan tanah bertambah bila kedalamannya bertambah (Hardiyatmoko).

σ1 adalah tegangan vertikal akibat galian terowongan (tegangan dalam

arah y) yang berarah ke atas atau ke bawah dari posisi terowongan tersebut.

Seperti dilukiskan pada gambar di bawah ini,

Tegangan vertikal σv1

Teg

angan

ho

rizo

nta

l σ

h2

Tegangan horizontal σh1

Tegangan vertikal σv2

Perubahan tegangan

disekitar bukaan

excavasi

38

Gambar 2.40 Ilustrasi σ1

2.8 σ3 (Tegangan Horizontal)

σ3 adalah tegangan horizontal akibat galian terowongan (tegangan

dalam arah x) yang berarah ke dinding terowongan tersebut. Seperti

dilukiskan pada gambar di bawah ini,

Gambar 2.41 Ilustrasi σ3

2.9 σ2 (Tegangan Horizontal Searah Terowongan)

σ2 adalah tegangan horizontal akibat galian terowongan (tegangan

dalam arah z) yang berarah ke depan dan belakang terowongan tersebut.

Seperti dilukiskan pada gambar di bawah ini

Gambar 2.42 Ilustrasi σ2

σ1

σ1

σ3 σ3

σ2

σ2

39

2.10 dx (Horizontal Displacement)

Horizontal displacement pada terowongan adalah perpindahan tanah

berarah horizontal secara lokal atau penyeluruh akibat adanya penggalian

pada terowongan tersebut.

2.11 dy (Vertical Displacement)

Vertical displecement pada terowongan adalah perpindahan tanah

berarah vertikal secara lokal atau penyeluruh akibat adanya penggalian pada

terowongan tersebut.

2.12 ∆V (Volumetric Strain)

Volumetric strain adalah satuan perubahan volume tanah dibanding volume

aslinya.

∆𝑽

𝑽=

𝟏−𝟐𝝁

𝑬(𝝈𝟏 + 𝝈𝟑 + 𝝈𝟐) ..(2.25)

2.13 ɣ (Shear Strain)

Shear strain atau regangan geser terjadi karena adanya geseran pada

tanah akibat dilakukannya excavasi pada terowongan.

77

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat dari penelitian mengenai pengaruh penggunaan

rockbolt pada terowongan tanah lunak adalah:

1. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi perilaku terowongan antara lain

jenis tanah, kekuatan penyanggaan, dan air tanah. Jika ketiga faktor

tersebut baik maka struktur terowongan akan baik. Juga perlu dilakukan

pertimbangan mengenai dimensi terowongan dan kedalaman terowongan

dari permukaan tanah agar dapat diperkirakan stabilitas terowongannya.

2. Parameter-parameter yang dibutuhkan dalam melakukan perhitungan

terowongan menggunakan program Phase2 yaitu data sekunder

terowongan meliputi dimensi terowongan, material yang digunakan,

spesifikasi material yang digunakan, dan parameter tanah menurut kriteria

keruntuhannya.

3. Terowongan yang menggunakan penyangga rockbolt terbukti lebih stabil

dibandingkan terowongan yang tidak menggunakan rockbolt dilihat dari

nilai σ1, σ3, σ2, horizontal displacement, vertikal displacement,

volumetric strain, dan shear strain. Nilai σ1 sebesar 8,165 MPa pada

terowongan tanpa Rockbolt dan 0,479 MPa pada terowongan dengan

Rockbolt. Nilai σ3 sebesar 1,805 MPa pada terowongan tanpa Rockbolt

dan 0,523 MPa pada terowongan dengan Rockbolt. Nilai σ2 sebesar 7,294

MPa pada terowongan tanpa Rockbolt dan 0,693 MPa pada terowongan

dengan Rockbolt. Displacement yang terjadi pada puncak (crown)

terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt sebesar 1,49 meter,

sedangkan displacement pada terowongan yang menggunakan Rockbolt

sebesar 0,008 meter. Volumetric strain yang terjadi pada terowongan

yang tidak menggunakan Rockbolt sebesar 2,7% sedangkan displacement

pada terowongan yang menggunakan Rockbolt sebesar 0,03%. Shear

78

strain yang terjadi pada terowongan yang tidak menggunakan Rockbolt

sebesar 4,77% sedangkan displacement pada terowongan yang

menggunakan Rockbolt sebesar 0,29%.

4. Air tanah memiliki pengaruh dalam konstruksi terowongan dapat

menambah tegangan yang diterima terowongan menyebabkan

ketidakstabilan konstruksi maka harus dilakukan perhitungan lebih detail

pada perbedaan ketinggian air tanah agar pengaruh air tanah dapat

diminimalisir misalnya digunakan penyanggaan dengan sistem yang baik.

5.2 Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka ada beberapa saran yang

dapat dilakukan sebagai tindak lanjut dalam bentuk pengembangan

pengetahuan antara lain,

1. Penelitian ini hanya meneliti terowongan pada ST 390+175 dengan muka

air -3 meter dari permukaan tanah. Selanjutnya perlu dilakukan penelitian

menggunakan stasiun terowongan yang lain dengan muka air tanah yang

divariasikan.

2. Penelitian ini dibuat dengan permodelan support system rockbolt dengan

panjang 3 meter, diameter 250 mm. penelitian selanjutnya dapat

menggunakan rockbolt dengan spesifikasi yang berbeda pada stasiun

yang sama agar diketahui pengaruh besar kestabilan penggunaan rockbolt

yang berbeda.

3. Phase2 hanya dapat memodelkan terowongan dalam bentuk 2 dimensi

sehingga kompleksitas gaya yang diberikan tanah pada terowongan

kurang akurat, perlu dilakukan pendekatan lebih akurat menggunakan

analisis 3 dimensi.

79

DAFTAR PUSTAKA

Akis, E. and Satici, O. 2017. Underground Structures, Rock Structures and Rock

Mechanics from Ancient Era to the Modern Age. Jurnal of Geological

Engineering, Vol. 41 (2017) 155-172. DOI 10.24232/jmd.344499.

Anaperta, Y. M. 2013. Studi Terowongan Jalan Raya Padang-Solok. Jurnal

Teknologi Informasi dan Pendidikan. Vol. 6, No. 1. 2017.

Bray, J. 1967. Rock Slope Engineering. Library of Congress Cataloging in

Publication Data.

Bronto, S. 2006. Fasies Gunung Api dan Aplikasinya. Jurnal Geologi Indonesia,

Vol. 1 No. 2. 2006 (59-71).

Deacon W.G. & Hughes J.F. 1988. Application of NATM at Barrow-upon Soar

gypsum mine to construct two surface drifts. Tunnelling’88. IMM. London

69-77.

Goodman, R.E. 1989. Rock Mechanics. Library of Congress Cataloging in

Publication Data.

Hoek, E. 1993. Practical Rock Engineering. Evert Hoek Consulting Engineer Inc.

102-3200 Capilano Crescent North Vancouver, British Columbia Canada

V7R 4H7.

Karakus, M. and Fowell, R. J. 2004. An Insight into the New Austrian Tunnelling

Method (NATM). Bolgesel Kaya Mekanigi Sempozyumu/ROCKMEC’2004-

VIIth Regional Rock Mechanics Symposium, 2004, Sivas, Turkiye.

Munawar. 2007. Analisa Numeris Tegangan-Regangan Pada Batuan di Sekitar

Ujung Terowongan. Yogyakarta. Skripsi. Universitas Gadjah Mada.

Rori, S. V. dkk. 2017. Analisa Tanah Pada Bukaan Terowongan. Jurnal Sipil Statik.

Vol. 5. No. 6. 2017 (313-323).

Riaz, A. and Jamil, S. M. 2016. Tunnel Support Design by Comparison of

Empirical and Finite Element Analysis of Nahakki Tunnel in Mohmand

Agency, Pakistan. Studia Geotechnica et Mechanica, Vol. 38, No. 1, 2016.

DOI: 10. 1515/sgem-2016-0008.

80

Szechy, K. 1967. The Art of Tunnelling. Akademiai Kiado, Budapest.

Terzaghi, K. et al. 1963. Soil Mechanics in Engineering Practice. Library of

Congress Cataloging in Publication Data.

Tibri, T. dan Salman. 2017. Analisa Kestabilan Terowongan Jalan Menggunakan

Metode Empirik dan Analitik di Desa Sibaganding Kab. Simalungun Provinsi

Sumatera Utara. Institut Teknologi Medan.

Zhao, D. et al. 2016. Displacement Prediction of Tunnels Based on a Generalised

Kelvin Constitutive Model and its Application in a Subsea Tunnel. Tunneling

and Underground Space Technology 54 (2016) 39-36.