Jurnal Ilmiah gate shaft
ANALISIS STABILITAS GATE SHAFT POWER WATERWAY WADUK JATIGEDE
SUMEDANG JAWA BARAT
Analysis stability of gate shaft of power waterway in Jatigede dam, Sumedang Jawa Barat
Asep ARDIANTO1, Sony PRAMUSANDI2, Bemby SUNARYO3
ABSTRACT:
KEYWORD : gate shafts, deformation, stress, reinforcement.
PENDAHULUAN
longsor
untuk
kegiatan
penggalian/konstruksi
berikutnya.
Kemudian
dalam
mendesain
perkuatan/penyangga diperlukan analisis stabilitas
yang terjadi pada gate shaft. Analisis tersebut
dibutuhkan untuk mengetahui apakah tanah/batuan di
sekitar gate shaft mampu menahan tegangan dan
regangan yang terjadi akibat penggalian. Jika dalam
analisis ternyata kondisi tanah/batuan tidak dapat
menahan beban yang bekerja maka harus dilakukan
perkuatan/penyangga.
Menurut Barton,dkk (1974) dalam Q-system
desain perkuatan/penyangga berhubungan dengan
Rock Quality Desaignation (RQD), lebar bukaan, jenis
batuan dan Excavtion Support Ratio (ESR).
Selanjutnya dengan kemajuan teknologi akhirakhir ini di segala bidang, khususnya dalam bidang
komputerisasi, telah dirasakan sangat besar manfaatnya
bagi kemajuan dan kemudahan dalam pelaksanaan
pada bidang yang yang lain. Terutama di bidang
pemrograman, banyak sekali digunakan untuk
menyelesaikan masalah di bidang perancangan yang
semakin berkembang. Penerapan penggunaan program
dapat menghemat waktu pekerjaan sehingga waktu
yang diperlukan dalam perancangan semakin singkat
dengan kualitas yang memuaskan. Salah satu program
yang diterapkan dalam bidang geoteknik adalah
program plaxis yang menggunakan metode elemen
hingga dalam proses hitungannya. Dalam Tugas Akhir
ini akan dibahas penggunaan Program Plaxis 8.2 2
dimensi khususnya untuk menganalisis tegangan dan
regangan yang terjadi pada Gate Shaft Power
Waterway Pembangunan Waduk Jatigede Sumedang
Jawa Barat.
Power waterway adalah suatu sistem saluran air
untuk pembangkit tenaga listrik yang dibangun pada
Waduk Jatigede Sumedang Jawa Barat. Power
waterway terdiri dari beberapa komponen yaitu :
bangunan pengambil (intake), terowongan headrace,
sumur pengatur pintu (gate shaft), sumur pendatar
(surge shaft), terowongan tekan (penstock tunnel).
Power waterway didesain dengan debit rencana 73
m3/detik yang didasarkan pada kebutuhan air untuk
sistem irigasi Rentang dibagian hilir. Dengan analisa
hidroloka didapatkan diameter terowongan D = 4,50 m.
Dimensi terowongan ini mengalami perubahan dari
yang semula berdiameter 5,50 m untuk pembangkit
listrik sebesar 175 MW dengan debit rencana Q = 123
m3/detik menjadi D = 4,50 m untuk pembangkitan
listrik sebesar 110 MW dengan debit rencana 73
m3/detik.
Sumur pengatur pintu (gate shaft) merupakan
sumuran yang digunakan untuk menempatkan pintu
darurat dan pintu pengatur untuk pembangkitan tenaga
listrik, dibuat dari struktur beton bertulang. Dibagian
atas sumur dibangun sebuah gedung atau ruangan yang
dilengkapi dengan mesin angkat (hoist) sistim hidrolis,
untuk mengoperasikan pintu-pintu tersebut. Disamping
sebagai bangunan pengatur pintu, didalam gedung ini
juga ditempatkan peralatan kompresor dan tangki udara
tekanan tinggi kapasitas 25 bar, untuk pengoperasian
babbler nozzle dan jet nozzle
Dalam proses konstruksi pelaksanaan penggalian
gate
shaft
direncanakan
dengan
melakukan
perkuatan/penyangga sementara. Alasan dilakukannya
perkuatan adalah 1) Kondisi geologi di lokasi itu
STUDI PUSTAKA
sendiri, yaitu formasi batuannya yang keras dengan
volume yang besar. 2) Memberikan perlindungan dari
1
Diploma Student of Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, State Polytechnic of Jakarta, Depok
2
Instructur of Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, State Polytechnic of Jakarta, Depok
3
Consultant Supervision of Jatigede dam project,Sumedang West Java
2
Pengertian Batuan
Batuan adalah sesuatu material alam yang
terbentuk melalui proses alamiah [ CITATION
Moe09 \l 1057 ].
Rock Mass Rating (RMR)
Rock Mass Rating diperkenalkan oleh Bieniwaski
pada tahun 1984 [ CITATION Sin06 \l 1057 ].
Klasifikasi ini membagi batuan dalam lima kelas
dengan nilai 0 sampai 100 seperti terlihat pada tabel 1.
Klasifikasi ini masih banyak dipergunakan hingga
sekarang. Ada enam parameter dasar yang digunakan
pada kriteria ini, yaitu :
1. Uji kekuatan batuan intact, yaitu berdasarkan
point load strength index atau uniaxial
2.
compressive strength
Rock Quality Designation (RQD)
Tabel 1 Rock mass rating ( Bieniawaski, 1989)
Class
Gambar 1Siklis batuan [ CITATION Moe09 \l 1057 ]
Deformasi Batuan
Deformasi batuan merupakan perubahan batuan
dalam bentuk apapun dari wujud aslinya [ CITATION
Hoe06 \l 1057 ]. Deformasi disebabkan karena adanya
beban luar yang bekerja pada batuan tersebut, atau
disebabkan karena gaya tektonik (kompresi dan/atau
gaya geser). Secara natural, model deformasi dapat
berbentuk lipatan (folding), patahan (faulting), dan
solid flow.
Description
I
II
III
IV
Very Good Rock
Good Rock
Fair Rock
Poor Rock
V
Very Poor Rock
3.
4.
5.
6.
RMR range
81 – 100
61 – 80
41 – 60
21 – 40
0– 20
Spasi bidang diskontinyu
Kondisi bidang diskontinyu
Kondisi air tanah
Orientasi bidang diskontinyu
Rock Quality Desaignation
Dalam Tunneling in weak rock [ CITATION Sin06
\l 1057 ] RQD didefinisikan sebagai prosentase
panjang core utuh yang lebih dari 10 cm terhadap
panjang total core run. Diameter core yang dipakai
dalam pengukuran minimal 54,7 mm. Dan harus dibor
dengan double-tube core barrel. Perhitungan RQD
mengabaikan mechanical fracture yaitu fracture yang
dibuat secara sengaja atau tidak selama kegiatan
pengeboran atau pengukuran ( Hoek, dkk. 1995 )
Gambar 2 Diagram tegangan – regangan [ CITATION
Hoe06 \l 1057 ]
Pada Gambar 2 menunjukkan bahwa hubungan
tegangan luar σy pada batuan sampai pada nilai tertentu
(titik leleh Y) dengan regangan ε bersifat proporsional
mengikuti hukum Hooke :
σ = E·ε …........……………………… (1)
Δσ =E·Δε …………………………… (2)
dimana
σ
E=
ε
dan E merupakan koefisien Hook,
dikenal sebagai Modulus Elastisitas Young yang
memperlihatkan kekakuan material. Nilai E bervariasi
untuk tiap material yang berbeda.
Gambar 3 Prosedur pengukuran RQD
Tabel 2 Rock quality designation, RQD ( Bieniawski,
1979 )
Qualitative
description
RQD
Rating
3
Excellent
90 – 100
20
Good
75 – 90
17
Fair
50 – 75
13
Poor
25 – 50
8
Very Poor
< 25
3
e.
Shaft Bunker untuk menghubungkan terowongan
bawah tanah untuk perlindungan terhadap perang
f.
atom.
Ventilasi Shaft sepanjang terowongan dan
tambang.
Rock Mass Quality (Q-system)
Rock Mass Quality (Q) System atau disebut juga
sebagai Tunneling Quality Index pertama kali
diusulkan oleh Barton, Lien dan Lunde pada tahun
1974 di Norwegian Geotechnical Institute ( NGI )
sehingga disebut juga NGI Clasification System. Q
system sebagai salah satu dari klasifikasi massa batuan
dibuat berdasarkan studi kasus dilebih dari 200 kasus
tunneling dan cavens [ CITATION Sin06 \l 1057 ].
Q system merupakan fungsi dari enam parameter
yang dinyatakan dengan persamaan berikut :
Q=
RQD Jr Jw
x x
Jn
Ja SRF
.................................(3)
dimana,
RQD = Deere’s Rock Quality Desaignation >10,
= 115 – 3,3Jv < 100
Jn = Joint set number
Jr = Joint roughness number for critically oriented
joint set
Ja = Joint alteration number for critically oriented \
joint set
Jw = Joint water reduction factor
SRF = Stress Reduction Factor
Jv = Volumetric joint count
Shaft
Shaft merupakan suatu konstruksi terowongan
(tunnel ) yang tegak atau vertikal[ CITATION Sin06 \l
1057 ]. Adapun fungsi dari pada shaft itu sendiri
adalah:
a. Shaft menyediakan akses vertikal ke tingkat
Gambar 4 Gate shaft power waterway waduk Jatigede
Ada dua macam metode penggalian yaitu metode
kontinyu dan metode konvensional. Metode
konvensional adalah penggalian yang merupakan
gabungan antara kegiatan pengeboran, peledakan dan
pengakutan yang diikuti kegiatan penyangganya. Bisa
digunakan untuk berbagai macam bentuk dan
kemiringan. Sedangkan metode kontinyu adalah
kegiatan penggalian secara mekanis yang tidak
mengalami interupsi. Metode ini menggunakan prinsip
rock cutting dengan raise boring atau shaft boring
machine. Metode ini diawali dengan pembuatan pilot
hole lalu diikuti pemboran lubang besar. Semua metode
pemboran shaft kontinyu adalah bentuk bulat, dengan
berbagai metoda variasi penyangganya.
Metode Pekuatan/Penyangga
Barton dan Grimstad (1993) dalam Singh (2006)
merekomendasikan
penentuan
jenis
perkuatan/penyangga berdasarkan Q value dengan
menggunakan gambar 5 dibawah ini.
terowongan atau gua untuk konstruksi. Shaft
memberikan cara kerja tambahan untuk
b.
c.
penggalian terowongan cepat.
Shaft untuk akses pekerja ke tambang.
Shaft untuk menyerap kelebihan energi dari air
d.
dekat penstocks dalam proyek hidroelektrik.
Shaft berfungsi sebagai instalasi kabel listrik dari
pembangkit tenaga listrik ke jaringan transmisi di
tanah.
Gambar 5 Penentuan sistem penyangga ( Barton
dan Girimstad,1993)
4
Shotcrete
Menurut
Kolymbas,
2005,
shotcrete
merupakan beton yang disemprotkan untuk menambah
kekuatan suatu permukaan. Beton yang digunakan
sebagai shotcrete, memiliki karakteristik yang hampir
sama dengan beton biasa, hanya saja, modulus
elastisitas beton yang digunakan sebagai shotcrete
lebih rendah daripada beton biasa. Kekuatan shotcrete
bertambah seiring dengan pertambahan umur
shotcrete, seperti ditunjukkan pada tabel II.12 di bawah
ini.
Tabel 3 Hubungan kekuatan dengan umur
shotcrete (Kolymbas, 2005)
U
m
u
r
6
Kekuata
n
(N/mm2)
m
e
n
i
t
1
j
a
m
2
4
Secara lebih jelas, gambaran Wedges rockbolt dapat
dilihat pada gambar 6 dan 7 di bawah ini.
Gambar 6 Wedges rockbolt (dipukul)
Gambar 7 Wedge rockbolt (diputar)
2.
Tubular steel rockbolt
Rockbolt jenis ini berbentuk pipa yang
ditancapkan pada dinding terowongan. Kekuatan dari
rockbolt tergantung dari gaya gesek antara dinding
dengan permukaan rockbolt. Secara lebih jelas, dapat
dilihat pada gambar 8 di bawah ini.
Gambar 8 Tubular steel rockbolt
0.2 – 0.5
0.5 – 1.0
8 – 20
30 – 35
j
a
m
7
3.
Grounted rockbolt
Pada rockbolt jenis ini, ruang antara rockbolt dan
diding digrouting dengan semen. Sebelum grouting
dimasukkan, ruangan harus disemprot dengan air atau
udara agar ruangan yang akan digrouting benar-benar
bersih. Grounted rockbolt dapat dilihat pada gambar 9
di bawah ini.
h
a
r
i
Rockbolt
Menurut Singh (2006), rockbolt adalah bahan
batang yang terbuat dari baja, berpenampang bulat
yang digunakan untuk menyangga massa batuan.
Berdasarkan cara menahan beban, rockbolt dibedakan
menjadi tiga jenis, sebagai barikut ini [ CITATION
Kol05 \l 1057 ].
1.
Wedges rockbolt
Baji berbentuk conus ditempatkan di ujung
lobang bor. Rockbolt dapat dipasang dengan memukul
atau memutar sedemikian sehingga kekuatan rockbolt
akan bekerja. Rockbolt jenis ini hanya bisa diterapkan
pada batuan keras (kekuatan batuan > 100 Mpa).
Gambar 9 Grounted rockbolt
Kekuatan rockbolt, biasanya diukur dengan
melaksanakan test tarik (pull test) dilapangan.
Berdasarkan handbook of road power, 2006, kekuatuan
perkuatan ini ditetukan oleh beberapa parameter
diantaranya diameter, panjang, dan jarak antar rockbolt.
Steel Rib
Steel rib merupakan jenis salah satu jenis
penyangga konstruksi terowongan yang terbuat dari
baja. Steel rib terdiri dari beberapa jenis, seperti dapat
dilihat pada gambar 10 di bawah ini [ CITATION
Kol05 \l 1057 ]
5
METODE PENELITIAN
Bahan
Penelitian ini menggunakan dua jenis batuan,
yaitu volcanic breccia dan claystone, yang diperoleh
dari hasil boring pada gate shaft power waterway
waduk Jatigede Sumedang jawa Barat. Lokasi
penelitian terlatak di Desa Cijeungjing Kecamatan
Jatigede Kabupaten Sumedang Provinsi Jawa Barat.
Gambar 10 Jenis steel rib
Hal-hal yang harus dipertimbangkan
pemilihan steel rib adalah sebagai berikut ini.
1.
2.
3.
dalam
Gate
Gate
shaft
shaft
Kesesuaian metode pemasangan
Karakteristik batuan
Bentuk dan ukuran penampang terowongan.
Kekuatan steel rib tergantung dari jenis steel
rib yang digunakan. Jarak antar steel rib dihitung
dengan persamaan di bawah ini.
S
rib =
Prib
proof B
............................................(4)
Prib = kapasitas kekuatan steel rib (T)
S rib = jarak antar steel rib (m)
B = lebar bukaan terowongan
proof = tekanan penyangga ultimate pada daerah
atap
Program Plaxis 8.2 2D
Program Plaxis merupakan rangkaian program
untuk menganalisis deformasi dan stabilitas dalam
geoteknik. Prosedur input data ( rock propertis ) yang
sederhana memudahkan menciptakan model elemen
yang kompleks dan tersedianya tampilan output secara
detail berupa hasil perhitungan. Diharapkan dengan
kelebihan ini dapat mempermudah analsis dan
mendapat hasil yang akurat. Oleh karena itu, penulis
memilih menggunakan program Plaxis
untuk
mengalisa stabilitas gate shaft power waterway pada
pembangunan Waduk Jatigede.
Dalam analisis, data yang dibutuhkan sebagai
input-an program Plaxis antara lain :
a. Nilai parameter batuan yang didapat dari hasil
b.
c.
penyelidikan batuan
Dimensi dan karakteristik gate shaft
Nilai parameter konstruksi penahan
Program Plaxis ini terbagi empat program, yang
masing masing program mempunyai fungsi yang
berbeda, yaitu Plaxis Input , Plaxis Calculation, Plaxis
Output dan Plaxis Curve [ CITATION Bri07 \l 1057 ]
Gambar 11 Lokasi Penelitian di desa Cijeunjing,
Sumedang Jawa Barat
Tahapan
Penyusunan penelitian ini dibagi menjadi
beberapa tahap yaitu sebagai berikut :
1. Studi Pustaka
Referensi yang dijadikan acuan pada
penulisan ini terdiri dari literatur yang digunakan
pada bidang geoteknik seperti mekanika batuan
dan geologi
2. Peninjauan lokasi dan pengumpulan data
3.
sekunder
Menghitung jenis perkuatan berdasarkan studi
4.
pustaka yang ada
Analsis stabilitas gate shaft power waterway
menggunakan perangkat lunak Plaxis 8.2 2
5.
dimensi.
Melakukan pemodelan dan input data pada
program Plaxis dilanjutkan dengan proses
perhitungan berdasarkan tahapan konstruksi.
Pembahasan
Setelah dilakukan perhitungan secara
manual dan simulasi numeris Plaxis maka
dilakukan pembahasan analisis stabilitas.
6
Sumber : laporan geologi gate shaft & terowongan
power waterway
Excavation Support Ratio
Kedalaman Shaft
Kedalaman Shaft / ESR
= 2.5 (shaf )
= 45 m
= 18
B) Kondisi batuan claystone
Gambar 12 Flow chart penelitian
DATA DAN ANALISIS DATA
Kondisi Geologi
Kondisi geologi regional di Jatigede terdiri
dari Pliosen Breccia, Claystone dari Upper Halang
Formation, Breccia dari Lower Halang Formation dan
Claystone dari Cinambo Formation. Semua formasi
batuan tertutup oleh lapisan pasir, dan tanah lempung.
Lokasi terowongan power waterway terletak di
sandaran kanan, dan panjang terowongan sekitar 500
m, pada umumnya batuan dasar terdiri dari claystone,
volcanic breccia dan setempat tuff breccia / lapilly tuff.
Tambahan penyelidikan geologi dengan core drilling
dilaksanakan pada Mei – Juni 2012, pada 2 drilling
point di collar concrete gate shaft.
Sumber : laporan geologi gate shaft & terowongan
power waterway
Excavation Support Ratio
Kedalaman
Lebar terowongan / ESR
= 2.5 (shaft)
= 45 m
= 18
Data data diatas diplot grafik pada gambar 13
sebagai berikut ini :
Desain Perkuatan/Penyangga
Dalam mendesain penyangga shaft dibedakan
dalam dua bagian lapisan batuan yaitu volcanic breccia
dan claystone. Perencanaan sistem penyangga
diperlukan pada mengurangi deformasi konstruksi
terowongan. Sistem penyangga direncanakan berdasar
Q system (Grimstad & Barton 1993). Analisis sistem
penyangga adalah sebagai berikut ini.
A) Kondisi Batuan volcanic breccia
Gambar 13 Grafik desain perkuatan ( Grimstad &
Barton 1993 )
7
Dari grafik pada Gambar 4.5 , diperoleh sistem
penyangga kategori 4 untuk kondisi batuan volcanic
breccia ( tanpa perkuatan ) dan kategori 8 untuk
kondisi batuan claystone , maka direncanakan sebagai
berikut :
a) Kategori 8 = RRS + B ( reinforced rib of
shotcrete and bolting, dengan ketebalan
shotcrete = 20 cm )
b) Kategori 4 = systematic bolting (and
unreinforced shotcrete 4 – 10 cm)
c) Panjang rockbolt 9 meter dengan ESR = 1
Metode Konstruksi
Pekerjaan penggalian gate shaft power water
way bendungan Jatigede ini secara khusus
mengggunakan metode drilling dan blasting dalam
pelaksanaannya di lapangan. Metode drilling dan
blasting atau pengeboran dan peledakan adalah
pelaksanaan penggalian menggunakan bantuan bahan
peledak setelah sebelumnya dibor dengan diameter
rencana pada bagian shaft face untuk penempatan
bahan peledak, sehingga proses penggalian menjadi
lebih cepat.
Berdasarkan data, kedalaman satu kali fase
penggalian adalah 1,5 meter yang kemudian pada fase
ini juga dipasang perkuatan sementara yaitu : concrete
collar, shotcrete, rockbolt dan lattice arch. Dalam
kondisi dilapangan ternyata dari desain awal dari
perencanaan
perkuatan/penyangga
sementara
mengalami perubahan yaitu : panjang rockbolt 6 meter
dengan jarak vertikal rockbolt rata – rata 2 meter dan
jarak horizontal rata – rata 1 meter. Kemudian untuk
shotcrete dipasang dengan ketebalan 20 centimeter.
Kemudian ditambah pula perkuatan concrete collar
pada bagian atas gate shaft dengan beton setebal 1,5
meter. Setelah satu fase selesai maka selanjutnya akan
dilakukan fase yang sama sampai selesai penggalian,
bagan alir proses penggalian dapat dilihat pada gambar
14 dibawah ini.
Gambar 15 pemodelan gate shaft dengan plaxis
Kemudian digunakan parameter – paramerter yang
disesuaikan dengan kondisi tempat penelitian, adapun
parameternya sebagai berikut.
Tabel 4 Parameter shotcrete
Tabel 5 Parameter rockbolt
Tabel 5 Parameter concrete collar
Gambar 14 Bagan alir drilling dan blasting untuk
penggalian
Pemodelan dengan Plaxis 8.2 2 dimensi
Dalam plaxis gate shaft disimulasikan sebagai berikut.
8
Grafik Total Displesment (Utot)
29
25
21
Tanpa Perkuatan
17
13
9
1
5
Dengan Perkuatan
3000
2000
1000
0
Utot ( *10-3 m)
Tabel 7 Parameter lapisan batuan
Fase Penggalian
Gambar 16 Grafik total displesment sebelah kiri
penggalian
Dengan Perkuatan
1500
Tanpa Perkuatan
1000
500
31
25
28
19
22
13
16
7
10
4
0
1
Utot ( *10-3 m)
Grafik Total Displesment (Utot)
Fase Penggalian
Gambar 17 Grafik total displesment sebelah
kanan penggalian
Berdasarkan dari hasil data simulasi gate shaft
tanpa perkuatan dan dengan perkuatan dapat
disimpulkan pergerakan tanah baik itu dari arah
vertikal ataupun horizontal dapat dikurangi dengan
adanya perkuatan, ini ditunjukan dari gambar grafik
dibawah ini.
1. Total displesment ( Utot )
2. Horizontal displesment ( Ux )
Grafik Horizontal Displesment (Ux)
Dengan Perkuatan
Ux ( *10-3 m)
Pembahasan
Tanpa Perkuatan
1500
1000
500
0
-500
Fase Penggalian
Gambar 18 Grafik horizontal displesment sebelah
kiri penggalian
9
Grafik Horizontal Displesment (Ux)
Ux ( *10-3 m)
Dengan Perkuatan
Tanpa Perkuatan
0
-500
-1000
KESIMPULAN DAN SARAN
-1500
Fase Penggalian
Kesimpulan
Gambar 19 Grafik horizontal displesment sebelah
kanan penggalian
3. Vertical displesment ( Uy )
Grafik Vertical Displesment (Uy)
Uy ( *10-3 m)
batuan pada bagian bawah (claystone), selain itu juga
ditambah dengan adanya beban terpusat yang berada
pada bagian atas konstruksi gate shaft.
Kemudian dari simulasi perkuatan/penyangga
sementara (concrete collar, shotcrete dan rockbolt)
memberikan pengaruh pengurangan/mereduksi adanya
deformasi atau pergerakan dari keadaan gate shaft
sebelumnya yang tanpa penyangga.
Dengan Perkuatan
1000
0
-1000 1
-2000
-3000
5
9
Tanpa Perkuatan
13
17
21
25
29
Fase Penggalian
Gambar 20 Grafik vertikal displesment sebelah
kiri penggalian
Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini
adalah sebagai berikut ini.
1. Dalam menganilisis stabilitas gate shaft
menggunakan perangkat lunak Plaxis 8.2,
2. Penggalian gate shaft disimulasikan dengan
30 kali fase penggalian dengan kedalaman
tiap fase penggalian 1,5 meter,
3. Stabilitas gate shaft disimulasikan dengan dua
tahap. Pertama tanpa perkuatan/penyangga
dan tahap kedua dengan perkuatan/penyangga.
Perkutan yang diberikan yaitu : concrete
collar tebal 1,5 meter, shotcrete tebal 0,2
meter dan rockbolt panjang 6 meter , jarak
horizontal 1 meter, jarak vertikal 2 meter
4. Fase penggalian gate shaft ke-30 tanpa
perkuatan ( tinjauan dari kiri dan kanan
penggalian gate shaft ) diperoleh data sebagai
berikut :
Tabel 8 Hasil simulasi fase penggalian gate
shaft ke-30 tanpa perkuatan
K
ir
i
Uy ( *10-3 m)
Grafik Vertical Displesment (Uy)
Dengan Perkuatan
1000
500
0
-500 1
-1000
-1500
5
9
Tanpa Perkuatan
13
17
21
25
29
Fase Penggalian
Gambar 21Grafik vertikal displesment sebelah
kanan penggalian
Dengan melihat hasil simulasi yang telah
dilakukan menunjukan bahwa deformasi vertikal
(vertical displesment) lebih dominan terjadi. Hal ini
dikarenakan jenis batuan bagian atas (volcanic breccia)
memiliki masa yang lebih besar dibandingkan jenis
Total
displesmen
t (Utot )
1
,
5
6
m
Horizontal
displesmen
t (Ux)
0
,
7
5
m
Vertikal
displesmen
t
(Uy)
1
,
5
5
m
K
a
n
a
n
0
,
9
4
7
m
0
,
7
0
1
m
0
,
9
1
1
10
Tegangan
Total
5.
Fase penggalian
7
7
1
,
9
9
k
N
/
m
m
8
4
8
,
6
9
k
N
/
m
2
2
Tabel 9 Hasil simulasi fase penggalian gate shaft
ke-30 dengan perkuatan
K
i
r
i
Tegan
gan Total
penambahan
perkuatan
berupa
concrete collar, shotcrete dan rockbolt dapat
mengurangi pergerakan tanah baik dari arah
7.
vertikal dan horizontal.
Pengaruh total displesment pada simulasi
dengan perkuatan yang masih besar 0,608
meter,sehingga
membutuhkan
perkuatan/
Saran
diperoleh data sebagai berikut :
Vertikal
displesmen
t
( Uy )
Usaha
gate shaft ke-30 dengan
dari kiri dan kanan penggalian gate shaft )
Horizontal
displesmen
t
( Ux )
6.
penyangga tambahan.
penambahan perkuatan/penyangga ( tinjauan
Total
displesmen
t (Utot)
2
0
,
6
0
8
m
0
,
2
4
7
m
0
,
6
0
8
m
7
4
8
,
3
8
k
N
/
m
K
a
n
a
n
Dengan hasil kesimpulan yang telah dipaparkan
diatas maka kami, memberikan saran sebagai berikut :
1. Karena dalam pemodelan dengan Plaxis 8.2
masih terdapat kekurangan, diantaranya
Plaxis tidak dapat memodelkan penyangga
jenis steel rib tipe lattice arch disarankan
mamasang
perkuatan
tersebut
untuk
mengurangi pergerakan/displesment batuan.
0,
4
1
3
m
0,
2
6
4
m
2.
0,
4
1
3
m
7
7
6,
6
2
k
N
/
m
2
Gambar 20 Lattice arch
Melakukan pemetaan (maping) oleh orang
ahli geologi setelah dilakukan fase
penggalian, hal ini bertujuan untuk
mendefinisikan kondisi batuan sebenarnya
yang ada dilapangan yang selanjutnya
ditentukan model perkuatan/penyangga pada
gate shaft .
Gambar 21 Pemetaan kondisi geologi setelah
penggalian
3.
Dalam analisa tekanan air merupakan salah
satu faktor terjadinya pergerakan tanah,
11
sehingga disarankan membuat lubang –
lubang drainase pada dinding gate shaft untuk
mengurangi tekanan air.
Gambar 22 Lubang drainase
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih, kami sampaikan kepada
Sony Pramusani, ST, M.Eng dan Ir. Bemby Sunaryo,
Msc. atas bimbingan, pengertian dan kepercayaan yang
diberikan kepada kami dari awal hingga akhir
penelitian ini. Kemudian kepada Pimpinan dan staf
pada pembangunan Waduk Jatigede Sumedang Jawa
Barat.
DAFTAR PUSTAKA
Apriyono, A. (2009). Analisis stabilitas terowongan
tinjauan terhadap variasi beban gempa
menggunakan metode elemen hingga.
Yogyakarta: UGM.
Brady, B. H., & Brown, E. T. (2004). Rock Mechanics.
New York: Springer.
Brinkgreve, R. B. (2007). Manual Plaxis (Indonesia).
Belanda: Plaxis b.v.
Handoko, L. (2008). Analisis numeris bendung sungai
dibawah batuan karst dalam tinjauan
geoteknik. Yogyakarta: UGM.
Hoek, E. (2006). Practical Rock Engineering. Canada.
Kolymbas, D. (2005). Tunneling and Tunnel
Mechanics. Germany: Springer.
Pariseau, W. G. (2007). Desaign Analys in Rock
Mechanics. London: Taylor & Francis.
Singh, B., & Goel, R. K. (2006). Tunneling in weak
rock. Amsterdam: Elsevier.
SUMEDANG JAWA BARAT
Analysis stability of gate shaft of power waterway in Jatigede dam, Sumedang Jawa Barat
Asep ARDIANTO1, Sony PRAMUSANDI2, Bemby SUNARYO3
ABSTRACT:
KEYWORD : gate shafts, deformation, stress, reinforcement.
PENDAHULUAN
longsor
untuk
kegiatan
penggalian/konstruksi
berikutnya.
Kemudian
dalam
mendesain
perkuatan/penyangga diperlukan analisis stabilitas
yang terjadi pada gate shaft. Analisis tersebut
dibutuhkan untuk mengetahui apakah tanah/batuan di
sekitar gate shaft mampu menahan tegangan dan
regangan yang terjadi akibat penggalian. Jika dalam
analisis ternyata kondisi tanah/batuan tidak dapat
menahan beban yang bekerja maka harus dilakukan
perkuatan/penyangga.
Menurut Barton,dkk (1974) dalam Q-system
desain perkuatan/penyangga berhubungan dengan
Rock Quality Desaignation (RQD), lebar bukaan, jenis
batuan dan Excavtion Support Ratio (ESR).
Selanjutnya dengan kemajuan teknologi akhirakhir ini di segala bidang, khususnya dalam bidang
komputerisasi, telah dirasakan sangat besar manfaatnya
bagi kemajuan dan kemudahan dalam pelaksanaan
pada bidang yang yang lain. Terutama di bidang
pemrograman, banyak sekali digunakan untuk
menyelesaikan masalah di bidang perancangan yang
semakin berkembang. Penerapan penggunaan program
dapat menghemat waktu pekerjaan sehingga waktu
yang diperlukan dalam perancangan semakin singkat
dengan kualitas yang memuaskan. Salah satu program
yang diterapkan dalam bidang geoteknik adalah
program plaxis yang menggunakan metode elemen
hingga dalam proses hitungannya. Dalam Tugas Akhir
ini akan dibahas penggunaan Program Plaxis 8.2 2
dimensi khususnya untuk menganalisis tegangan dan
regangan yang terjadi pada Gate Shaft Power
Waterway Pembangunan Waduk Jatigede Sumedang
Jawa Barat.
Power waterway adalah suatu sistem saluran air
untuk pembangkit tenaga listrik yang dibangun pada
Waduk Jatigede Sumedang Jawa Barat. Power
waterway terdiri dari beberapa komponen yaitu :
bangunan pengambil (intake), terowongan headrace,
sumur pengatur pintu (gate shaft), sumur pendatar
(surge shaft), terowongan tekan (penstock tunnel).
Power waterway didesain dengan debit rencana 73
m3/detik yang didasarkan pada kebutuhan air untuk
sistem irigasi Rentang dibagian hilir. Dengan analisa
hidroloka didapatkan diameter terowongan D = 4,50 m.
Dimensi terowongan ini mengalami perubahan dari
yang semula berdiameter 5,50 m untuk pembangkit
listrik sebesar 175 MW dengan debit rencana Q = 123
m3/detik menjadi D = 4,50 m untuk pembangkitan
listrik sebesar 110 MW dengan debit rencana 73
m3/detik.
Sumur pengatur pintu (gate shaft) merupakan
sumuran yang digunakan untuk menempatkan pintu
darurat dan pintu pengatur untuk pembangkitan tenaga
listrik, dibuat dari struktur beton bertulang. Dibagian
atas sumur dibangun sebuah gedung atau ruangan yang
dilengkapi dengan mesin angkat (hoist) sistim hidrolis,
untuk mengoperasikan pintu-pintu tersebut. Disamping
sebagai bangunan pengatur pintu, didalam gedung ini
juga ditempatkan peralatan kompresor dan tangki udara
tekanan tinggi kapasitas 25 bar, untuk pengoperasian
babbler nozzle dan jet nozzle
Dalam proses konstruksi pelaksanaan penggalian
gate
shaft
direncanakan
dengan
melakukan
perkuatan/penyangga sementara. Alasan dilakukannya
perkuatan adalah 1) Kondisi geologi di lokasi itu
STUDI PUSTAKA
sendiri, yaitu formasi batuannya yang keras dengan
volume yang besar. 2) Memberikan perlindungan dari
1
Diploma Student of Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, State Polytechnic of Jakarta, Depok
2
Instructur of Civil Engineering Departement, Faculty of Engineering, State Polytechnic of Jakarta, Depok
3
Consultant Supervision of Jatigede dam project,Sumedang West Java
2
Pengertian Batuan
Batuan adalah sesuatu material alam yang
terbentuk melalui proses alamiah [ CITATION
Moe09 \l 1057 ].
Rock Mass Rating (RMR)
Rock Mass Rating diperkenalkan oleh Bieniwaski
pada tahun 1984 [ CITATION Sin06 \l 1057 ].
Klasifikasi ini membagi batuan dalam lima kelas
dengan nilai 0 sampai 100 seperti terlihat pada tabel 1.
Klasifikasi ini masih banyak dipergunakan hingga
sekarang. Ada enam parameter dasar yang digunakan
pada kriteria ini, yaitu :
1. Uji kekuatan batuan intact, yaitu berdasarkan
point load strength index atau uniaxial
2.
compressive strength
Rock Quality Designation (RQD)
Tabel 1 Rock mass rating ( Bieniawaski, 1989)
Class
Gambar 1Siklis batuan [ CITATION Moe09 \l 1057 ]
Deformasi Batuan
Deformasi batuan merupakan perubahan batuan
dalam bentuk apapun dari wujud aslinya [ CITATION
Hoe06 \l 1057 ]. Deformasi disebabkan karena adanya
beban luar yang bekerja pada batuan tersebut, atau
disebabkan karena gaya tektonik (kompresi dan/atau
gaya geser). Secara natural, model deformasi dapat
berbentuk lipatan (folding), patahan (faulting), dan
solid flow.
Description
I
II
III
IV
Very Good Rock
Good Rock
Fair Rock
Poor Rock
V
Very Poor Rock
3.
4.
5.
6.
RMR range
81 – 100
61 – 80
41 – 60
21 – 40
0– 20
Spasi bidang diskontinyu
Kondisi bidang diskontinyu
Kondisi air tanah
Orientasi bidang diskontinyu
Rock Quality Desaignation
Dalam Tunneling in weak rock [ CITATION Sin06
\l 1057 ] RQD didefinisikan sebagai prosentase
panjang core utuh yang lebih dari 10 cm terhadap
panjang total core run. Diameter core yang dipakai
dalam pengukuran minimal 54,7 mm. Dan harus dibor
dengan double-tube core barrel. Perhitungan RQD
mengabaikan mechanical fracture yaitu fracture yang
dibuat secara sengaja atau tidak selama kegiatan
pengeboran atau pengukuran ( Hoek, dkk. 1995 )
Gambar 2 Diagram tegangan – regangan [ CITATION
Hoe06 \l 1057 ]
Pada Gambar 2 menunjukkan bahwa hubungan
tegangan luar σy pada batuan sampai pada nilai tertentu
(titik leleh Y) dengan regangan ε bersifat proporsional
mengikuti hukum Hooke :
σ = E·ε …........……………………… (1)
Δσ =E·Δε …………………………… (2)
dimana
σ
E=
ε
dan E merupakan koefisien Hook,
dikenal sebagai Modulus Elastisitas Young yang
memperlihatkan kekakuan material. Nilai E bervariasi
untuk tiap material yang berbeda.
Gambar 3 Prosedur pengukuran RQD
Tabel 2 Rock quality designation, RQD ( Bieniawski,
1979 )
Qualitative
description
RQD
Rating
3
Excellent
90 – 100
20
Good
75 – 90
17
Fair
50 – 75
13
Poor
25 – 50
8
Very Poor
< 25
3
e.
Shaft Bunker untuk menghubungkan terowongan
bawah tanah untuk perlindungan terhadap perang
f.
atom.
Ventilasi Shaft sepanjang terowongan dan
tambang.
Rock Mass Quality (Q-system)
Rock Mass Quality (Q) System atau disebut juga
sebagai Tunneling Quality Index pertama kali
diusulkan oleh Barton, Lien dan Lunde pada tahun
1974 di Norwegian Geotechnical Institute ( NGI )
sehingga disebut juga NGI Clasification System. Q
system sebagai salah satu dari klasifikasi massa batuan
dibuat berdasarkan studi kasus dilebih dari 200 kasus
tunneling dan cavens [ CITATION Sin06 \l 1057 ].
Q system merupakan fungsi dari enam parameter
yang dinyatakan dengan persamaan berikut :
Q=
RQD Jr Jw
x x
Jn
Ja SRF
.................................(3)
dimana,
RQD = Deere’s Rock Quality Desaignation >10,
= 115 – 3,3Jv < 100
Jn = Joint set number
Jr = Joint roughness number for critically oriented
joint set
Ja = Joint alteration number for critically oriented \
joint set
Jw = Joint water reduction factor
SRF = Stress Reduction Factor
Jv = Volumetric joint count
Shaft
Shaft merupakan suatu konstruksi terowongan
(tunnel ) yang tegak atau vertikal[ CITATION Sin06 \l
1057 ]. Adapun fungsi dari pada shaft itu sendiri
adalah:
a. Shaft menyediakan akses vertikal ke tingkat
Gambar 4 Gate shaft power waterway waduk Jatigede
Ada dua macam metode penggalian yaitu metode
kontinyu dan metode konvensional. Metode
konvensional adalah penggalian yang merupakan
gabungan antara kegiatan pengeboran, peledakan dan
pengakutan yang diikuti kegiatan penyangganya. Bisa
digunakan untuk berbagai macam bentuk dan
kemiringan. Sedangkan metode kontinyu adalah
kegiatan penggalian secara mekanis yang tidak
mengalami interupsi. Metode ini menggunakan prinsip
rock cutting dengan raise boring atau shaft boring
machine. Metode ini diawali dengan pembuatan pilot
hole lalu diikuti pemboran lubang besar. Semua metode
pemboran shaft kontinyu adalah bentuk bulat, dengan
berbagai metoda variasi penyangganya.
Metode Pekuatan/Penyangga
Barton dan Grimstad (1993) dalam Singh (2006)
merekomendasikan
penentuan
jenis
perkuatan/penyangga berdasarkan Q value dengan
menggunakan gambar 5 dibawah ini.
terowongan atau gua untuk konstruksi. Shaft
memberikan cara kerja tambahan untuk
b.
c.
penggalian terowongan cepat.
Shaft untuk akses pekerja ke tambang.
Shaft untuk menyerap kelebihan energi dari air
d.
dekat penstocks dalam proyek hidroelektrik.
Shaft berfungsi sebagai instalasi kabel listrik dari
pembangkit tenaga listrik ke jaringan transmisi di
tanah.
Gambar 5 Penentuan sistem penyangga ( Barton
dan Girimstad,1993)
4
Shotcrete
Menurut
Kolymbas,
2005,
shotcrete
merupakan beton yang disemprotkan untuk menambah
kekuatan suatu permukaan. Beton yang digunakan
sebagai shotcrete, memiliki karakteristik yang hampir
sama dengan beton biasa, hanya saja, modulus
elastisitas beton yang digunakan sebagai shotcrete
lebih rendah daripada beton biasa. Kekuatan shotcrete
bertambah seiring dengan pertambahan umur
shotcrete, seperti ditunjukkan pada tabel II.12 di bawah
ini.
Tabel 3 Hubungan kekuatan dengan umur
shotcrete (Kolymbas, 2005)
U
m
u
r
6
Kekuata
n
(N/mm2)
m
e
n
i
t
1
j
a
m
2
4
Secara lebih jelas, gambaran Wedges rockbolt dapat
dilihat pada gambar 6 dan 7 di bawah ini.
Gambar 6 Wedges rockbolt (dipukul)
Gambar 7 Wedge rockbolt (diputar)
2.
Tubular steel rockbolt
Rockbolt jenis ini berbentuk pipa yang
ditancapkan pada dinding terowongan. Kekuatan dari
rockbolt tergantung dari gaya gesek antara dinding
dengan permukaan rockbolt. Secara lebih jelas, dapat
dilihat pada gambar 8 di bawah ini.
Gambar 8 Tubular steel rockbolt
0.2 – 0.5
0.5 – 1.0
8 – 20
30 – 35
j
a
m
7
3.
Grounted rockbolt
Pada rockbolt jenis ini, ruang antara rockbolt dan
diding digrouting dengan semen. Sebelum grouting
dimasukkan, ruangan harus disemprot dengan air atau
udara agar ruangan yang akan digrouting benar-benar
bersih. Grounted rockbolt dapat dilihat pada gambar 9
di bawah ini.
h
a
r
i
Rockbolt
Menurut Singh (2006), rockbolt adalah bahan
batang yang terbuat dari baja, berpenampang bulat
yang digunakan untuk menyangga massa batuan.
Berdasarkan cara menahan beban, rockbolt dibedakan
menjadi tiga jenis, sebagai barikut ini [ CITATION
Kol05 \l 1057 ].
1.
Wedges rockbolt
Baji berbentuk conus ditempatkan di ujung
lobang bor. Rockbolt dapat dipasang dengan memukul
atau memutar sedemikian sehingga kekuatan rockbolt
akan bekerja. Rockbolt jenis ini hanya bisa diterapkan
pada batuan keras (kekuatan batuan > 100 Mpa).
Gambar 9 Grounted rockbolt
Kekuatan rockbolt, biasanya diukur dengan
melaksanakan test tarik (pull test) dilapangan.
Berdasarkan handbook of road power, 2006, kekuatuan
perkuatan ini ditetukan oleh beberapa parameter
diantaranya diameter, panjang, dan jarak antar rockbolt.
Steel Rib
Steel rib merupakan jenis salah satu jenis
penyangga konstruksi terowongan yang terbuat dari
baja. Steel rib terdiri dari beberapa jenis, seperti dapat
dilihat pada gambar 10 di bawah ini [ CITATION
Kol05 \l 1057 ]
5
METODE PENELITIAN
Bahan
Penelitian ini menggunakan dua jenis batuan,
yaitu volcanic breccia dan claystone, yang diperoleh
dari hasil boring pada gate shaft power waterway
waduk Jatigede Sumedang jawa Barat. Lokasi
penelitian terlatak di Desa Cijeungjing Kecamatan
Jatigede Kabupaten Sumedang Provinsi Jawa Barat.
Gambar 10 Jenis steel rib
Hal-hal yang harus dipertimbangkan
pemilihan steel rib adalah sebagai berikut ini.
1.
2.
3.
dalam
Gate
Gate
shaft
shaft
Kesesuaian metode pemasangan
Karakteristik batuan
Bentuk dan ukuran penampang terowongan.
Kekuatan steel rib tergantung dari jenis steel
rib yang digunakan. Jarak antar steel rib dihitung
dengan persamaan di bawah ini.
S
rib =
Prib
proof B
............................................(4)
Prib = kapasitas kekuatan steel rib (T)
S rib = jarak antar steel rib (m)
B = lebar bukaan terowongan
proof = tekanan penyangga ultimate pada daerah
atap
Program Plaxis 8.2 2D
Program Plaxis merupakan rangkaian program
untuk menganalisis deformasi dan stabilitas dalam
geoteknik. Prosedur input data ( rock propertis ) yang
sederhana memudahkan menciptakan model elemen
yang kompleks dan tersedianya tampilan output secara
detail berupa hasil perhitungan. Diharapkan dengan
kelebihan ini dapat mempermudah analsis dan
mendapat hasil yang akurat. Oleh karena itu, penulis
memilih menggunakan program Plaxis
untuk
mengalisa stabilitas gate shaft power waterway pada
pembangunan Waduk Jatigede.
Dalam analisis, data yang dibutuhkan sebagai
input-an program Plaxis antara lain :
a. Nilai parameter batuan yang didapat dari hasil
b.
c.
penyelidikan batuan
Dimensi dan karakteristik gate shaft
Nilai parameter konstruksi penahan
Program Plaxis ini terbagi empat program, yang
masing masing program mempunyai fungsi yang
berbeda, yaitu Plaxis Input , Plaxis Calculation, Plaxis
Output dan Plaxis Curve [ CITATION Bri07 \l 1057 ]
Gambar 11 Lokasi Penelitian di desa Cijeunjing,
Sumedang Jawa Barat
Tahapan
Penyusunan penelitian ini dibagi menjadi
beberapa tahap yaitu sebagai berikut :
1. Studi Pustaka
Referensi yang dijadikan acuan pada
penulisan ini terdiri dari literatur yang digunakan
pada bidang geoteknik seperti mekanika batuan
dan geologi
2. Peninjauan lokasi dan pengumpulan data
3.
sekunder
Menghitung jenis perkuatan berdasarkan studi
4.
pustaka yang ada
Analsis stabilitas gate shaft power waterway
menggunakan perangkat lunak Plaxis 8.2 2
5.
dimensi.
Melakukan pemodelan dan input data pada
program Plaxis dilanjutkan dengan proses
perhitungan berdasarkan tahapan konstruksi.
Pembahasan
Setelah dilakukan perhitungan secara
manual dan simulasi numeris Plaxis maka
dilakukan pembahasan analisis stabilitas.
6
Sumber : laporan geologi gate shaft & terowongan
power waterway
Excavation Support Ratio
Kedalaman Shaft
Kedalaman Shaft / ESR
= 2.5 (shaf )
= 45 m
= 18
B) Kondisi batuan claystone
Gambar 12 Flow chart penelitian
DATA DAN ANALISIS DATA
Kondisi Geologi
Kondisi geologi regional di Jatigede terdiri
dari Pliosen Breccia, Claystone dari Upper Halang
Formation, Breccia dari Lower Halang Formation dan
Claystone dari Cinambo Formation. Semua formasi
batuan tertutup oleh lapisan pasir, dan tanah lempung.
Lokasi terowongan power waterway terletak di
sandaran kanan, dan panjang terowongan sekitar 500
m, pada umumnya batuan dasar terdiri dari claystone,
volcanic breccia dan setempat tuff breccia / lapilly tuff.
Tambahan penyelidikan geologi dengan core drilling
dilaksanakan pada Mei – Juni 2012, pada 2 drilling
point di collar concrete gate shaft.
Sumber : laporan geologi gate shaft & terowongan
power waterway
Excavation Support Ratio
Kedalaman
Lebar terowongan / ESR
= 2.5 (shaft)
= 45 m
= 18
Data data diatas diplot grafik pada gambar 13
sebagai berikut ini :
Desain Perkuatan/Penyangga
Dalam mendesain penyangga shaft dibedakan
dalam dua bagian lapisan batuan yaitu volcanic breccia
dan claystone. Perencanaan sistem penyangga
diperlukan pada mengurangi deformasi konstruksi
terowongan. Sistem penyangga direncanakan berdasar
Q system (Grimstad & Barton 1993). Analisis sistem
penyangga adalah sebagai berikut ini.
A) Kondisi Batuan volcanic breccia
Gambar 13 Grafik desain perkuatan ( Grimstad &
Barton 1993 )
7
Dari grafik pada Gambar 4.5 , diperoleh sistem
penyangga kategori 4 untuk kondisi batuan volcanic
breccia ( tanpa perkuatan ) dan kategori 8 untuk
kondisi batuan claystone , maka direncanakan sebagai
berikut :
a) Kategori 8 = RRS + B ( reinforced rib of
shotcrete and bolting, dengan ketebalan
shotcrete = 20 cm )
b) Kategori 4 = systematic bolting (and
unreinforced shotcrete 4 – 10 cm)
c) Panjang rockbolt 9 meter dengan ESR = 1
Metode Konstruksi
Pekerjaan penggalian gate shaft power water
way bendungan Jatigede ini secara khusus
mengggunakan metode drilling dan blasting dalam
pelaksanaannya di lapangan. Metode drilling dan
blasting atau pengeboran dan peledakan adalah
pelaksanaan penggalian menggunakan bantuan bahan
peledak setelah sebelumnya dibor dengan diameter
rencana pada bagian shaft face untuk penempatan
bahan peledak, sehingga proses penggalian menjadi
lebih cepat.
Berdasarkan data, kedalaman satu kali fase
penggalian adalah 1,5 meter yang kemudian pada fase
ini juga dipasang perkuatan sementara yaitu : concrete
collar, shotcrete, rockbolt dan lattice arch. Dalam
kondisi dilapangan ternyata dari desain awal dari
perencanaan
perkuatan/penyangga
sementara
mengalami perubahan yaitu : panjang rockbolt 6 meter
dengan jarak vertikal rockbolt rata – rata 2 meter dan
jarak horizontal rata – rata 1 meter. Kemudian untuk
shotcrete dipasang dengan ketebalan 20 centimeter.
Kemudian ditambah pula perkuatan concrete collar
pada bagian atas gate shaft dengan beton setebal 1,5
meter. Setelah satu fase selesai maka selanjutnya akan
dilakukan fase yang sama sampai selesai penggalian,
bagan alir proses penggalian dapat dilihat pada gambar
14 dibawah ini.
Gambar 15 pemodelan gate shaft dengan plaxis
Kemudian digunakan parameter – paramerter yang
disesuaikan dengan kondisi tempat penelitian, adapun
parameternya sebagai berikut.
Tabel 4 Parameter shotcrete
Tabel 5 Parameter rockbolt
Tabel 5 Parameter concrete collar
Gambar 14 Bagan alir drilling dan blasting untuk
penggalian
Pemodelan dengan Plaxis 8.2 2 dimensi
Dalam plaxis gate shaft disimulasikan sebagai berikut.
8
Grafik Total Displesment (Utot)
29
25
21
Tanpa Perkuatan
17
13
9
1
5
Dengan Perkuatan
3000
2000
1000
0
Utot ( *10-3 m)
Tabel 7 Parameter lapisan batuan
Fase Penggalian
Gambar 16 Grafik total displesment sebelah kiri
penggalian
Dengan Perkuatan
1500
Tanpa Perkuatan
1000
500
31
25
28
19
22
13
16
7
10
4
0
1
Utot ( *10-3 m)
Grafik Total Displesment (Utot)
Fase Penggalian
Gambar 17 Grafik total displesment sebelah
kanan penggalian
Berdasarkan dari hasil data simulasi gate shaft
tanpa perkuatan dan dengan perkuatan dapat
disimpulkan pergerakan tanah baik itu dari arah
vertikal ataupun horizontal dapat dikurangi dengan
adanya perkuatan, ini ditunjukan dari gambar grafik
dibawah ini.
1. Total displesment ( Utot )
2. Horizontal displesment ( Ux )
Grafik Horizontal Displesment (Ux)
Dengan Perkuatan
Ux ( *10-3 m)
Pembahasan
Tanpa Perkuatan
1500
1000
500
0
-500
Fase Penggalian
Gambar 18 Grafik horizontal displesment sebelah
kiri penggalian
9
Grafik Horizontal Displesment (Ux)
Ux ( *10-3 m)
Dengan Perkuatan
Tanpa Perkuatan
0
-500
-1000
KESIMPULAN DAN SARAN
-1500
Fase Penggalian
Kesimpulan
Gambar 19 Grafik horizontal displesment sebelah
kanan penggalian
3. Vertical displesment ( Uy )
Grafik Vertical Displesment (Uy)
Uy ( *10-3 m)
batuan pada bagian bawah (claystone), selain itu juga
ditambah dengan adanya beban terpusat yang berada
pada bagian atas konstruksi gate shaft.
Kemudian dari simulasi perkuatan/penyangga
sementara (concrete collar, shotcrete dan rockbolt)
memberikan pengaruh pengurangan/mereduksi adanya
deformasi atau pergerakan dari keadaan gate shaft
sebelumnya yang tanpa penyangga.
Dengan Perkuatan
1000
0
-1000 1
-2000
-3000
5
9
Tanpa Perkuatan
13
17
21
25
29
Fase Penggalian
Gambar 20 Grafik vertikal displesment sebelah
kiri penggalian
Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini
adalah sebagai berikut ini.
1. Dalam menganilisis stabilitas gate shaft
menggunakan perangkat lunak Plaxis 8.2,
2. Penggalian gate shaft disimulasikan dengan
30 kali fase penggalian dengan kedalaman
tiap fase penggalian 1,5 meter,
3. Stabilitas gate shaft disimulasikan dengan dua
tahap. Pertama tanpa perkuatan/penyangga
dan tahap kedua dengan perkuatan/penyangga.
Perkutan yang diberikan yaitu : concrete
collar tebal 1,5 meter, shotcrete tebal 0,2
meter dan rockbolt panjang 6 meter , jarak
horizontal 1 meter, jarak vertikal 2 meter
4. Fase penggalian gate shaft ke-30 tanpa
perkuatan ( tinjauan dari kiri dan kanan
penggalian gate shaft ) diperoleh data sebagai
berikut :
Tabel 8 Hasil simulasi fase penggalian gate
shaft ke-30 tanpa perkuatan
K
ir
i
Uy ( *10-3 m)
Grafik Vertical Displesment (Uy)
Dengan Perkuatan
1000
500
0
-500 1
-1000
-1500
5
9
Tanpa Perkuatan
13
17
21
25
29
Fase Penggalian
Gambar 21Grafik vertikal displesment sebelah
kanan penggalian
Dengan melihat hasil simulasi yang telah
dilakukan menunjukan bahwa deformasi vertikal
(vertical displesment) lebih dominan terjadi. Hal ini
dikarenakan jenis batuan bagian atas (volcanic breccia)
memiliki masa yang lebih besar dibandingkan jenis
Total
displesmen
t (Utot )
1
,
5
6
m
Horizontal
displesmen
t (Ux)
0
,
7
5
m
Vertikal
displesmen
t
(Uy)
1
,
5
5
m
K
a
n
a
n
0
,
9
4
7
m
0
,
7
0
1
m
0
,
9
1
1
10
Tegangan
Total
5.
Fase penggalian
7
7
1
,
9
9
k
N
/
m
m
8
4
8
,
6
9
k
N
/
m
2
2
Tabel 9 Hasil simulasi fase penggalian gate shaft
ke-30 dengan perkuatan
K
i
r
i
Tegan
gan Total
penambahan
perkuatan
berupa
concrete collar, shotcrete dan rockbolt dapat
mengurangi pergerakan tanah baik dari arah
7.
vertikal dan horizontal.
Pengaruh total displesment pada simulasi
dengan perkuatan yang masih besar 0,608
meter,sehingga
membutuhkan
perkuatan/
Saran
diperoleh data sebagai berikut :
Vertikal
displesmen
t
( Uy )
Usaha
gate shaft ke-30 dengan
dari kiri dan kanan penggalian gate shaft )
Horizontal
displesmen
t
( Ux )
6.
penyangga tambahan.
penambahan perkuatan/penyangga ( tinjauan
Total
displesmen
t (Utot)
2
0
,
6
0
8
m
0
,
2
4
7
m
0
,
6
0
8
m
7
4
8
,
3
8
k
N
/
m
K
a
n
a
n
Dengan hasil kesimpulan yang telah dipaparkan
diatas maka kami, memberikan saran sebagai berikut :
1. Karena dalam pemodelan dengan Plaxis 8.2
masih terdapat kekurangan, diantaranya
Plaxis tidak dapat memodelkan penyangga
jenis steel rib tipe lattice arch disarankan
mamasang
perkuatan
tersebut
untuk
mengurangi pergerakan/displesment batuan.
0,
4
1
3
m
0,
2
6
4
m
2.
0,
4
1
3
m
7
7
6,
6
2
k
N
/
m
2
Gambar 20 Lattice arch
Melakukan pemetaan (maping) oleh orang
ahli geologi setelah dilakukan fase
penggalian, hal ini bertujuan untuk
mendefinisikan kondisi batuan sebenarnya
yang ada dilapangan yang selanjutnya
ditentukan model perkuatan/penyangga pada
gate shaft .
Gambar 21 Pemetaan kondisi geologi setelah
penggalian
3.
Dalam analisa tekanan air merupakan salah
satu faktor terjadinya pergerakan tanah,
11
sehingga disarankan membuat lubang –
lubang drainase pada dinding gate shaft untuk
mengurangi tekanan air.
Gambar 22 Lubang drainase
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih, kami sampaikan kepada
Sony Pramusani, ST, M.Eng dan Ir. Bemby Sunaryo,
Msc. atas bimbingan, pengertian dan kepercayaan yang
diberikan kepada kami dari awal hingga akhir
penelitian ini. Kemudian kepada Pimpinan dan staf
pada pembangunan Waduk Jatigede Sumedang Jawa
Barat.
DAFTAR PUSTAKA
Apriyono, A. (2009). Analisis stabilitas terowongan
tinjauan terhadap variasi beban gempa
menggunakan metode elemen hingga.
Yogyakarta: UGM.
Brady, B. H., & Brown, E. T. (2004). Rock Mechanics.
New York: Springer.
Brinkgreve, R. B. (2007). Manual Plaxis (Indonesia).
Belanda: Plaxis b.v.
Handoko, L. (2008). Analisis numeris bendung sungai
dibawah batuan karst dalam tinjauan
geoteknik. Yogyakarta: UGM.
Hoek, E. (2006). Practical Rock Engineering. Canada.
Kolymbas, D. (2005). Tunneling and Tunnel
Mechanics. Germany: Springer.
Pariseau, W. G. (2007). Desaign Analys in Rock
Mechanics. London: Taylor & Francis.
Singh, B., & Goel, R. K. (2006). Tunneling in weak
rock. Amsterdam: Elsevier.