(PDF) Analisa Kestabilan Terowongan Jalan Menggunakan Metode

ANALISA KESTABILAN TEROWONGAN JALAN MENGGUNAKAN METODE EMPIRIK DAN ANALITIK DI DESA SIBAGANDING KAB. SIMALUNGUN PROVINSI SUMATERA UTARA Tengku Tibri1), Salman.2) 1) 2)

Dosen Jurusan Teknik Pertambangan, Institut Teknologi Medan (ITM) Alumni Jurusan Teknik Pertambangan, Institut Teknologi Medan (ITM)

RINGKASAN Terowongan jalan di Desa Sibaganding berbentuk tapal kuda, dengan ukuran tinggi 5,5 m, lebar 6 m dan panjang 21 m, telah ada sejak tahun 1919 hingga saat ini belum dilakukan penguatan dan penyanggaan. Namun perlu diketahui, sampai kapan terowongan tersebut dapat bertahan tanpa adanya penguatan dan penyanggaan. Untuk itu perlu dilakukan penelitian dengan metode empirik dan analitik di terowongan tersebut. Metode empirik digunakan untuk mendapatkan rekomendasi penyanggaan yang akan diterapkan pada terowongan, kemudian dalam memverifikasi kestabilan terowongan digunakan metode analitik yang berbasis finite elemen method (FEM) sehingga diperoleh nilai kestabilan terowongan dan tipe penyanggaan yang digunakan. Berdasarkan metode empirik diperoleh bobot nilai massa batuan menurut RMR sebesar 47 termasuk dalam kelas III (sedang) dan menurut sistem-Q diperoleh bobot nilai sebesar 8,86 (sedang). Berdasarkan hasil verifikasi dengan software unwedge dan phase2 didapatkan rekomendasi penyanggaan yang paling baik yaitu menurut RMR dengan variasi penyanggaan; rock-bolting dengan panjang 4 m dan spasi 2 m dan dikombinasikan dengan shotcrete 50-100 mm di atap dan 30 mm di dinding. Nilai FK sebelum disangga di lantai sebesar 2,423, kiri bawah sebesar 14,124, kanan atas sebesar 14,412, kiri atas sebesar 9,603 dan di atap sebesar 3,996. Nilai total displacement sebelum disangga adalah sebesar 0,000136541 m. Pada saat ini terowongan tersebut tidak perlu dilakukan penyanggaan karena nilai FK dan total displacement sudah aman. Kata kunci: Terowongan, RMR, sistem-Q, unwedge, Phase2, faktor keamanan, displacement..

ABSTRACT Road tunnel in the village of Sibaganding is horseshoe-shaped, with a height dimension of 5.5 m, a width of 6 m and a length of 21 m has been around since 1919 until now there have never been a reinforcement and supporting. But need to know until when the tunnel is able to survive without any reinforcement and supporting. It is necessary for research with empirical and analytical methods in the tunnel. Empirical methods used to obtain the supporting recommendation to be applied to the tunnel, then the tunnel is used to verification the stability of analytical methods based on the finite element method (FEM) in order to obtain the value of the stability of the tunnel and the type of supporting is used. Based on the empirical method obtained by weighting the value of the rock mass according to the RMR by 47 included in class III (fair) and according to the Q-system obtained by weighting a value of 8.86 (fair). Based on the results of verification with software Unwedge and Phase2 obtained buffering best recommendation is according to RMR with variations supporting; rock-bolting with a length of 4 m and 2 m spacing and in combination with shotcrete 50-100 mm in 30 mm on the roof and walls. FS value before propped on the floor of 2,423, lower left of 14,124, the upper right of 14,412, upper left of 9,603 and on the roof of 3,996. The total value of displacement before propped amounted 0,000136541 m. At this time the tunnel is not necessary supporting because FS value and total displacement is secured. Keywords: Tunnel, RMR, Q-system, unwedge, phase2, safety factor, displacement.

I. PENDAHULUAN

II. TINJAUAN UMUM

Secara umum istilah terowongan didefenisikan 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, dan atau penggalian bawah tanah sebagai media transportasi, drainase, penambangan dan lain sebagainya.

2.1. Lokasi Dan Kesampaian Daerah

Terowongan Jalan di Desa Sibaganding dibangun oleh Belanda pada tahun 1919 untuk jalan utama menuju ke Parapat. Pada saat itu semua alat transportasi yang menuju ke Parapat melalui terowongan tersebut. Pada tahun 1967 dibangun jalan raya oleh pemerintah. Setelah dibangunnya jalan raya terowongan tersebut hanya digunakan untuk pejalan kaki (warga setempat). Terowongan ini berbentuk tapal kuda, dengan ukuran tinggi 5,5 m, lebar 6 m dan panjang 21 m dari tahun 1919 hingga saat ini belum pernah dilakukan penguatan (reinforcement) dan penyanggaan (supporting). Oleh karenanya perlu diketahui sampai kapan terowongan tersebut dapat bertahan tanpa adanya penguatan (reinforment) dan penyanggaan (supporting). Menurut Hoek dan Brown (1981) kebanyakan terowongan sekarang dibangun berdasarkan beberapa metode sistem klasifikasi yang terdiri dari metode empiris, metode analitik dan metode observasi. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode empirik dan analitik. Metode empirik digunakan untuk mendapatkan rekomendasi penyanggaan yang akan diterapkan pada terowongan, sedangkan untuk memverifikasi kestabilan terowongan digunakan metode analitik yang berbasis finite elemen method (FEM) sehingga diperoleh nilai kestabilan terowongan dan tipe penyanggaan yang sesuai dengan kondisi terowongan saat ini.

Lokasi dilaksanakannya penelitian ini di terowongan jalan Parapat km 5,1 Desa Sibaganding, Kecamatan Girsang Sipangan Bolon, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara (Lihat Gambar 2.1). Secara geografis daerah penelitian berada pada titik koordinat 98055’36” BT dan 2041’33” LU. Lokasi ini berjarak ± 180 km dari kota Medan dan dapat ditempuh dengan kendaraan roda dua dan roda empat dengan waktu lebih kurang 4 jam. Adapun batasbatas administrasi dari daerah penelitian adalah :    

Sebelah Utara : Kec. Dolok Panribuan Sebelah Selatan : Kab. Samosir Sebelah Timur : Kab. Toba Samosir Sebelah Barat : Kec. Hatond

Gambar 2.1. Peta Lokasi

2.2. Topografi Topografi daerah penelitian memiliki kontur yang rapat, sehingga menunjukkan bahwa daerah ini terdapat perbukitan dan lembah-lembah yang curam. Lembah yang curam ini berada di seberang lereng-lereng Jalan lintas Sumatera (Lihat Gambar 2.2).

 Batu sabak: Berwarna abu-abu dan kehijau-hijauan, hitam dan merah, serta dapat dibelah belah menjadi lempengan tipis yang lebih keras dari batu serpih.  Batuserpih: Berwarna abu-abu sampai kehitaman, bersifat kompak, cukup kuat sampai kuat. Jika terkena udara akan mudah hancur.  Batugamping: Berwarna abu-abu, bersifat kompak, cukup kuat sampai kuat.  Perlipatan: Disekitar daerah penelitian terdapat struktur perlipatan yang berarah tenggara ke baratlaut. Gambar 2.2. Peta Topografi

2.3. Morfologi Daerah Penelitian Morfologi daerah penelitian dipengaruhi oleh struktur lipatan. Ditinjau dari bentuk relief dan ronanya terbagi atas 2 (dua) yaitu morfologi perbukitan bergelombang yang berbentuk pola lingkaran dan morfologi lembah. 1. Satuan morfologi perbukitan ; bergelombang Morfologi ini terletak pada ketinggian 1000 m sampai 1500 m dari permukaan laut dan kemiringan lereng antara 20% sampai dengan 40%. Batuan atas berupa batu gamping dan batulempung. 2. Satuan morfologi lembah; Satuan morfologi lembah, daerahnya relatif datar dan berbentuk cekungan di beberapa tempat berketinggian elevasi yang berkisar antara 300 m sampai dengan 400 m dari permukaan laut. Kemiringan lereng berkisar antara 2% sampai dengan 20%. Susunan litologinya terdiri dari tufa dan sisipan batulempung. 2.4. Geologi Daerah Penelitian Menurut Taufik, dkk (2015), batuan yang dijumpai disekitar daerah penelitian terdiri dari:  Batuan metawake: Batuan sedimen yang termetamorfosiskan dari batupasir menjadi metawake yang bersifat Homogen, bartekstur send, berwarna gelap.

Mengacu ke peta geologi lembar Sidikalang (D.T. Aldiss, dkk, 1983) litologi daerah penelitian didominasi oleh batugamping dengan Formasi Kualu (Mtks). Untuk lebih jelas lihat Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Peta Geologi

2.5. Stratigrafi Daerah Penelitian Berdasarakan peta geologi lembar Sidikalang dan (Sebagian) Sinabang, Sumatera, yang disusun oleh D.T. Aldiss, dkk (1983) lihat pada Gambar 2.3, tatanan stratigrafi daerah penelitian dapat dikelompokan menjadi dua formasi, yang secara umum berupa kelompok metamorf dan batuan sedimen. Formasi batuan tertua yang tersingkap di daerah penyelidikan adalah Formasi Bahorok (Pub), berumur Karbon Akhir sampai Permian Awal terdiri dari satuan metawake, metakonglomerat dan batusabak Formasi Kualu (Mtks) yang

terdiri anggota batugamping sibaganding, serpih, batupasir dan lanau yang berumur periem akhir. III. DATA DAN ANALISA DATA 3.1. Data 1. Jenis Batuan Jenis batuan penyusun terowongan di Desa Sibaganding secara megaskopis adalah batuan sedimen klastik dengan nama batuannya batugamping, warna abu-abu muda, ukuran butir finely micrigrained, porositas sekunder, struktur batuan masiv. Komposisi batugamping ini adalah 15% lumpur karbonat, 70% kalsit, 5% kwarsa, 10% dolomit. Berdasarkan tekstur, jenis batuan dan komposisi mineralnya ini, dapat dikatakan bahwa lingkungan terbentuknya di laut dalam. 2. Geometri Terowongan Geometri terowongan pada daerah pengamatan berbentuk tapal kuda. Terowongan memiliki tinggi 5,5 meter, lebar 6 meter dan panjang 21 meter dengan arah terowongan (tunnel axis) N36 o E. Geometri terowongan dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Jurus/Kemiringan Bidang Diskontinuitas Jurus/kemiringan bidang diskontinuitas diperoleh dari kegiatan pengukuran yang dilakukan langsung dilapangan. Data yang diambil sebanyak 100 jurus/kemiringan, di dinding kiri sebanyak 50 dan di dinding kanan sebanyak 50. Pada prinsipnya jurus/kemiringan di dinding kiri dan di dinding kanan sama karena bidang lemah yang ada di kiri dan kanan terowongan arahnya bersambungan. Jarak Bidang Diskontinuitas (Js) Data bidang diskontinuitas adalah semua jenis bidang-bidang lemah yang mungkin berupa kekar, sesar, bidang perlapisan dan perlipatan atau bidang-bidang lainnya yang tidak menerus dalam massa batuan. Perhitungan jarak rata-rata bidang diskontinuitas pada pengamatan yang dilakukan adalah 0,175 m Kondisi Bidang Diskontinuitas (Jc) Kondisi diskontinuitas dapat dibagi atas: kekasaran, regangan, bukaan dan pelapukan batu samping. Separasi diskontinuitas didaerah penelitian adalah 1mm – 5mm. Kondisi Air Tanah (Gw) Data terhadap kondisi air tanah ini adalah ada atau tidaknya air yang mengalir/ merembes pada bidang kekar. Hal ini di perlukan karena mempengaruhi kualitas dari massa batuan. Kondisi air tanah adalah basah.

Gambar 3.1. Geometri Terowongan

Orentasi Bidang Diskontinuitas (Jo) Data mengenai orentasi bidang diskontinuitas ini didapatkan berdasarkan data hasil analisa kekar yang dimasukkan ke software dips kemudian diperoleh arah umum kekar. Arah umum kekar yang diperoleh adalah N131o E/33o.

3. Struktur Geologi Berdasarkan studi lapangan yang dilakukan, struktur geologi yang ada disekitar daearah penelitian adalah jenis struktur lipatan yang berarah baratlauttenggara.

Jumlah Pasangan Kekar (Jn) Jumlah pasangan kekar adalah dua bentuk kekar ditambah kekar acak. Kekasaran Diskontinuitas (Jr) Kekasaran diskontinuitas adalah kasar, tidak teratur dan rata.

Tingkat Alterasi/Pengisian Rekahan (Ja) Tingkat alterasi atau pengisian rekahan yang terjadi di dinding kekar tidak berubah, hanya tercemari dibagian permukaannya saja Aliran air tanah (Jw) Aliran air tanah yang terjadi di lubang bukaan kering atau aliran kecil (