TEROWONGAN (DRAFT)
TEROWONGAN KONSEPTOR 1. 2.
Dr. Ir. Pintor Tua Simatupang, MT. Fahmi Aldiamar, ST., MT.
(HATTI) (PUSJATAN)
Sumber 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
JSCE. 2006. Standard Specifications for Tunneling: Mountain Tunnels JSCE. 2006. Standard Specifications for Tunneling: Shield Tunnels JSCE. 2006. Standard Specifications for Tunneling: Cut and Cover Tunnels FHWA. 2005. Road Tunnel Design Guidelines. Federal Highway Administration. US Department of Transportation. Washington DC FHWA. 2009. Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels. Federal Highway Administration. US Department of Transportation. Washington DC CIRIA (1996). “Prediction and effects of ground movements caused by tunnelling in soft ground beneath urban areas,” Construction Industry Research and Information Association, Project Report 30 Kementerian Pekerjaan Umum. 2013. Manual Perencanaan Pekerjaan Underpass
Jenis Terowongan
1. 2. 3. 4. 5.
Terowongan Pegunungan/Batuan Keras Terowongan Perisai Terowongan Gali dan Tutup Terowongan di Bawah Air (Immersed Tunnel) Terowongan Dongkrak (Box Jacked Tunnel)
Jenis Terowongan
Jenis Terowongan
Jenis Terowongan
Terowongan Pegunungan
Terowongan Pegunungan
1,036 m (3,399 ft) length in Samos, Greece, built in the 6th century BC
Terowongan Pegunungan
Terowongan Pegunungan
Terowongan Pegunungan
Terowongan Pegunungan
Terowongan Pegunungan
Terowongan Lintas Cirebon - Kroya
Terowongan Pegunungan
Terowongan Pegunungan
Jenis Terowongan
Penyelidikan Batuan
No 1
2
Parameter Tegangan insitu
Modulus deformasi
3
Diskontinuitas
4
Permeabilitas
Metode Pengujian Hydraulic Fracturing Overcoring Flat Jack Test Plat Bearing Test Borehole Dilatometer Test Flat Jack Test Radial Jacking Test Accoustic Televiewing Borehole Studio Televiewing Slug Test Pucker Test Pumping Test
No 1
2
3 4
Parameter Sifat fisik batuan
Kekuatan batuan Dependensi Waktu Mineralogi dan Ukuran Butir
Jenis Pengujian Uji Densitas Uji Porositas Point Load Index Uji Ultrasonic Velocity Uji Kuat Tekan Uniaksial Uji Kuat Tarik Triaksial Uji Kuat Tarik Brazillian Uji Rayapan Analisis Sayatan Tipis
Persyaratan Area Portal dan Portal
Gambar 31 - Tipikal area portal terowongan (JSCE, 200)
Persyaratan Area Portal dan Portal
Persyaratan Penggalian
Penentuan Penampang Penggalian Pemilihan Metode Penggalian Pemilihan Metode Penerowongan
Metode Penggalian
Persyaratan Perkuatan
Konsep Desain Perkuatan Terowongan Perubahan Sistim Perkuatan Terowongan Beton Semprot (Shotcrete)
Karakteristik mekanis beton semprot Campuran beton semprot Desain ketebalan beton semprot Perkuatan pada beton semprot
Baut Batuan Penyangga Baja
Persyaratan Perkuatan Tabel 32 - Kriteria pemilihan jenis perkuatan terowongan
Jenis-jenis Perkuatan
Kategori Tanah/Batuan
Batuan Keras (Kelas B, C)
Batuan Lunak (Kelas D)
Media Tanah (Kelas E)
Zona Patahan
Beton Semprot
Baut Batuan
Sedikit rekahan
r
r
Banyak rekahan
⃝
⃝
r
⃝
Faktor Kompetensi Tanah Besar (Kelas DI)
⃝
⃝
Penyangga Lantai Baja Kerja Beton
Catatan
r
Untuk memastikan kondisi lapisan pondasi (base course ) yang baik pada masa layan, diperlukan lantai kerja beton jika jenis batuannya adalah batu lempung.
Faktor Kompetensi Tanah Kecil (Kelas DII)
⃝
⃝
⃝
⃝
Harus dipertimbangkan mengenai penempatan awal lantai kerja beton atau penutupan awal penampang melintang penggalian.
(Overburden Kecil)
⃝
r
⃝
⃝
Dinding dapat dianggap sebagai bagian penyangga.
⃝
Harus dipertimbangkan mengenai penutupan awal penampang melintang penggalian dan besarnya deformasi yang diizinkan.
⃝
Harus dipertimbangkan mengenai penutupan awal penampang melintang penggalian, fungsi penyanggaan dari dinding dan besarnya deformasi yang diizinkan.
(Overburden Besar)
Tanah/batuan Squeezing
⃝
⃝
⃝ : sangat efektif, : efektif, : pada prinsipnya tidak perlu
⃝
⃝
⃝
⃝
Persyaratan Perkuatan
Tabel 33 - Contoh tipikal pola perkuatan untuk terowongan jalan (JSCE, 2007) (Terowongan berpenampang besar, lebar bagian dalam: sekitar 12,5 m hingga 14,0 m)
Baut batuan
Penyangga baja
Jarak Panjang Kategori Pola lengkung Tanah/B Area Heading perkuatan standar Panjang Arah Arah atuan Bench (m) pemasangan atas (m) melengkung memanjang (m) (m)
Ketebalan dinding
Jarak (m)
Ketebalan Lengkung (arch), beton semprot dinding samping (cm) (side wall) (cm)
Besarnya deformasi Lantai yang kerja diizinkan (invert ) (cm) (cm)
B
B
2,0
4,0
1,5
2,0
Heading atas
.
-
-
10
40
-
0
CI
CI
1,5
4,0
1,2
1,5
Heading atas, bench
-
-
-
15
40
(45)
0
C II
C II
1,2
4,0
1,2
1,2
Heading atas, bench
H-150
-
1,2
15
40
(45)
0
DI
DI
1,0
6,0
1,0
1,0
Heading atas, bench
H-150
H-150
1,0
20
40
50
0
D II
D II
1,0 atau kurang
6
1,0
1,0 atau kurang
Heading atas, bench
H-200
H-200
1,0 atau kurang
25
40
50
10
Metode penggalian
Metode penggalian seluruh muka dengan bench tambahan, metode penggalian bench, metode diafragma tengah, metode penggalian samping tengah
Shotcrete
Karakteristik Mekanis Beton Semprot
Karekteristik mekanis dari beton semprot harus diperhitungkan dengan mempertimbangkan fungsi dan efek yang diharapkan, serta kondisi batuan dasar. Umumnya, pada konstruksi terowongan dibutuhkan kuat tekan yang tinggi sesaat setelah beton semprot diterapkan. Tipikal kebutuhan kuat tekan setelah 1 hari beton semprot diaplikasikan, adalah 5 N/mm2 untuk terowongan 2 lajur, dan 10 N/mm2 untuk terowongan jalan berpenampang besar. Secara garis umur dari material dibagi menjadi 3 tahap: tahap pertama/initial (satu hari setelah aplikasi), tahap awal (tujuh hari setelah aplikasi), dan tahap jangka panjang (lebih dari dua puluh delapan hari setelah aplikasi). Desain standar kuat tekan biasanya ditetapkan sebagai kuat tekan uniaksial 28 hari setelah aplikasi, misalnya untuk periode jangka panjang pada terowongan jalan 2 lajur ditetapkan sebesar 18 N/mm2. Disisi lain, kuat tekan sebesar 36 N/mm2 dapat ditetapkan untuk terowongan berpenampang besar, untuk mengurangi ketebalan beton semprot, dan menaikan kekuatan pada batuan dasar yang ekspansif.
Persyaratan Perkuatan Penyangga Baja
Persyaratan Sistim Kedap Air
Persyaratan Drainase
Terowongan Perisai (Shield Tunnel)
The Need of Shield Tunnel
Membangun terowongan di daerah perkotaan
Bangunan di atas tanah tidak boleh terganggu
Terowongan Perisai
Ketentuan Umum Ketentuan Survey dan Penyelidikan Ketentuan Perencanaan
Bentuk dan ukuran penampang Alinyemen terowongan Kedalaman posisi terowongan Kemiringan terowongan Pemilihan metode perisai Dinding terowongan perisai Beban rencana Fasilitas tambahan pada terowongan perisai Metode-metode tambahan lainnya Terowongan vertikal Perlindungan lingkungan Monitoring
Pembebanan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Tekanan tanah vertikal dan horisontal. Tekanan air. Beban mati. Pengaruh muatan tambahan. Reaksi tanah. Beban dalam. Beban-beban konstruksi. Pengaruh gempa. Pengaruh pembangunan dua atau lebih terowongan perisai. 10. Pengaruh pekerjaan terhadap lingkungan sekitar. 11. Pengaruh penurunan tanah. 12. Lain-lain.
Pengaruh terhadap bangunan sekitar
Kategori Risiko
Kemiringan Bangunan Maksimum
Penurunan Bangunan Maksimum (mm)
Deskripsi Risiko
1
< 1/500
<10
Diabaikan: kerusakan dangkal tidak mungkin terjadi
2
3
4
1/500 hingga 1/200
1/200 hingga 1/50
> 1/50
10 hingga 50
Kecil: kerusakan dangkal dapat terjadi namun bukan kerusakan struktural yang signifikan
50 hingga 75
Sedang: kerusakan dangkal dengan kerusakan struktural pada bangunan diperkirakan terjadi, kemungkinan kerusakan pipa yang relatif kaku
> 75
Tinggi: kerusakan stuktural bangunan dan pipa kaku atau pipa lainnya
Prediksi Penurunan
Shield Tunnel (Terowongan Perisai)
Dibangun tahun 1825
Thames River in London
Marc Brunel
Urban Area
Soft Soil
Shield Tunnel (Terowongan Perisai)
Geologic Condition
TBM
Geometri Terowongan
Tunnel Boring Machine (TBM)
Tunnel Boring Machine (TBM)
Tunnel Boring Machine (TBM) Cutterhead
Segmental Lining
Tunnel Boring Machine (TBM)
Type of Machine TBM design conditions Design Basis TBM Components Manufacturing of TBM Maintenance of TBM
Tunnel Boring Machine (TBM) Face system
TBM type Earth Pressure Balanced (EPB) type
Closed Slurry type Mechanical type Open
Semi-mechanical type Manual excavation type
EPB TBM
EPB TBM
Slurry TBM
Applicability of machine type TBM type
Soil type
Semimechanical
mechanical
0
NA
Clay, silt
0-2
Sandy silt Sandy clay
Soft rock Sandy soil
Slurry
With injection
NA
NA
AC
AC
NA
NA
A
A
A
0-5
NA
NA
A
A
A
5 - 10
AC
AC
A
A
A
Loam, clay
10 - 20
A
AC
AC
A
A
Sandy loam Sandy clay
15 - 25
A
A
AC
A
A
25 -
A
A
AC
A
A
50 -
AC
AC
AC
AC
AC
Sand w/ clay
10 - 15
AC
AC
A
A
A
Loose sand
10 - 30
NA
AC
AC
A
A
30 -
AC
AC
AC
A
A
10 - 40
AC
AC
AC
A
A
Stiff gravel
40 -
AC
AC
AC
A
A
Gravel with boulder
---
AC
AC
AC
A
AC
Boulder
---
AC
NA
AC
AC
AC
Mudstone
Stiff sand Loose gravel Gravel, boulder
EPB W/o injection
Humus
Diluvial clay
Closed type
SPT blow
Classification
Alluvial clay
Open type
Terowongan Gali dan Tutup Tahap penyelidikan Tinjauan Tujuan
Metode
Keterangan
Penyelidikan pendahuluan i) Mengidentifikasi kondisi keseluruhan utilitas bawah tanah ii) Memperkirakan utilitas bawah tanah yang dapat memengaruhi pembangunan lintas bawah; memastikan lokasilokasi yang akan dikaji setelah penyelidikan pendahuluan. i) Menggunakan peta pengukuran (plane survey maps) untuk menyelidiki posisi lubang pemeriksaan (manhole), ii) Memeriksa buku catatan utilitas bawah tanah (dipegang oleh administrator), iii) Memastikan dengan melakukan survei rekonesan. Dicatat dan dibuat sketsa oleh petugas yang berwenang
Penyelidikan pada tahap perencanaan konstruksi i) Mendapatkan informasi untuk perencanaan konstruksi setelah memastikan kondisi terkait dengan utilitas bawah tanah yang dapat memengaruhi pembangunan lintas bawah, ii) Menyiapkan denah utilitas bawah tanah. i) Penyelidikan di dalam gorong-gorong, utilitas, dan lubang pemeriksaan (manhole) eksisting, ii) Parit uji, iii) Pendugaan magnetik, iv) Georadar (ground penetrating radar).
Dicatat dan dipetakan oleh petugas yang berwenang
Penyelidikan untuk pelaksanaan konstruksi i) Memastikan apakah utilitas eksisting akan memengaruhi pekerjaan atau tidak.
i) Parit uji yang detail pada lokasi-lokasi yang diperlukan, ii) Memastikan posisi dan kondisi di dalam goronggorong, utilitas, dan lubang pemeriksaan (manhole) eksisting.
Berkoordinasi dengan petugas pada tahap penyelidikan pendahuluan dan perencanaan. Diskusikan bagaimana cara menangani pipa-pipa yang usang atau tidak terpakai.
Terowongan Gali dan Tutup
Terowongan Gali dan Tutup Penyelidikan
Penyelidikan kondisi lokasi proyek Penyelidikan terhadap hambatan Penyelidikan kondisi bawah permukaan Penyelidikan untuk perlindungan lingkungan Penyelidikan tentang hukum dan peraturan terkait
Dasar-dasar Desain
Persyaratan dimensi bagian dalam dan bentuk terowongan Penempatan dan kelurusan terowongan Pemilihan metode konstruksi
Prosedur Desain
Kriteria desain Material
Terowongan Gali dan Tutup
Pembebanan
(1) (2)
Tekanan tanah vertikal (EVP) Tekanan lateral
(3) (4)
・ Tekanan tanah lateral (EHP) ・ Tekanan air lateral (WHP) Tekanan pengangkatan (WVP) Beban mati
(5)
・ Beban mati tetap (D1) ・ Beban mati tambahan (D2) Beban hidup dan Impact
(6)
・ Beban lalu lintas (diberikan sebagai fluktuasi tekanan tanah vertikal (1)) ・ Beban kenderaan (L) ・ Impact (I) Pengaruh perubahan temperatur dan susut kering (dry shrinkage)
(7) (8) (9)
・ Perubahan temperatur (T) ・ Dry shrinkage (SH) Efek gempa bumi (EQ) Beban konstruksi (ER) Beban lain ・ ・
Pengaruh perubahan lingkungan (contoh : perubahan tinggi muka air) Pengaruh pada konstruksi yang berdekatan (contoh : penggalian, tanggul, dan perubahan tinggi muka air)
Beban Vertikal
pV (1 ) H PV’ g
: Tekanan tanah vertikal tambahan (kN/m2) : Berat jenis tanah di atas terowongan G&T (kN/m3) (di bawah muka air tanah digunakan berat jenis dalam kondisi jenuh)
l
: Additional rate λ=0.25 H/B
H
: Ketebalan cover terowongan G&T (m)
B
: Lebar terowongan (m)
Beban lalu-lintas
Tabel 8.4 Contoh beban lalu lintas permukaan yang mencakup impak1)
1.Beban kendaraan sebesar 250kN dianggap bekerja pada permukaan jalan tanpa clearance 2.Sudut distribusi beban diasumsikan sebesar 550 dengan menggunakan Metode Kogler’s 3.Impact diperhitungkan jika ketebalan cover kurang dari atau sama dengan 3 m
Ketebalan tutup H (m) Beban lalu lintas permukaan (kN/m2)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.5
> 4.5
35.5
28.5
20.5
15.0
12.0
11.5
10.5
10.0
Ketentuan Pemantauan dan Pengukuran Perencanaan pemantauan & pengukuran (pengaturan jenis dan kriteria pengendalian)
Tergantung situasi
Penyelidikan kondisi dibelakang muka bidang galian
Konstruksi
Pemantauan/pengukuran
Pekerjaan perkuatan (penambahan perkuatan) Perubahan metode konstruksi (penambahan perkuatan)
Tidak
Aman?
(dibandingkan dengan kriteria pengendalian)
Ya Perubahan metode konstruksi (perkuatan berkurang)
Tidak
Ekonomis?
(dibandingkan dengan kriteria pengendalian)
Ya
Perubahan kriteria pengendalian
Ya
Apakah perubahan kriteria pengendalian perlu diubah? Tidak Penyelesaian pekerjaan Ya Penyimpanan data pemantauan & pengukuran
Tidak
Ketentuan Pemantauan dan Pengukuran
Terima Kasih
