Latar Belakang & Masalah Utama 

Proyek infrastruktur transportasi, khususnya terowongan, sering mengalami keterlambatan waktu (time overrun) dan melebihi anggaran (cost overrun). Studi oleh Flyvbjerg et al. (2002) menunjukkan 90% proyek transportasi global mengalami overrun biaya, dengan proyek terowongan termasuk yang paling rentan (rata-rata 33.8% overrun). Penyebabnya meliputi:   

• Ketidakpastian geologi (kondisi batuan, aliran air tanah).
• Kesalahan estimasi teknis dan bias optimisme.
• Faktor politik & ekonomi seperti manipulasi data proyek. 

Namun, penelitian Mohammad Mohammadi (2021) dalam tesisnya di KTH Royal Institute of Technology menyoroti bahwa pengabaian ketidakpastian geologi menjadi akar masalah utama. 

 Inovasi Model Probabilistik KTH 

Mohammadi memperbaiki model estimasi waktu dan biaya probabilistik sebelumnya (Isaksson & Stille, 2005) dengan beberapa pembaruan kritis: 

1. Pemecahan Aktivitas Konstruksi menjadi sub-aktivitas (e.g., pengeboran, peledakan, ventilasi) untuk estimasi lebih akurat. 

2. Pemodelan Variabel Stokastik untuk: 

• Waktu eksepsional (penanganan insiden seperti kebocoran air). 
• Zona geoteknik (panjang zona dengan kondisi geologi serupa). 

3. Distribusi Campuran (Mixture Distributions) untuk menghitung total waktu proyek dengan Monte Carlo simulation. 

Contoh Aplikasi: Pada Uri Headrace Tunnel (India), model ini memprediksi waktu konstruksi 24 bulan — sangat dekat dengan realitas (25 bulan). 

 Studi Kasus: Uri Headrace Tunnel 

• Panjang Terowongan: 2,712 meter
• Metode Konstruksi: Drill & blast. 

Hasil Estimasi: 

• Waktu normal (T_N): Distribusi normal dengan mean μ = 24 bulan. 
• Waktu eksepsional (T_E): Diestimasi sebagai variabel stokastik (e.g., insiden aliran air besar).
• Akurasi Model: Hanya 1 bulan deviasi dari aktual. 

Angka Kunci: 

- Proyek terowongan di Eropa mengalami overrun biaya 34% (vs. jalan raya 20.4%). 

- Skala fluktuasi (δ) dalam model memengaruhi akurasi estimasi zona geoteknik. 

 Kritik & Tantangan Model 

1. Minor Delays Tidak Tercover: Masalah kecil seperti kerusakan mesin atau keterlambatan survei belum dimodelkan secara eksplisit. 

2. Multi-Excavation Faces: Proyek besar dengan banyak titik galian (e.g., 8 wajah ekskavasi) memerlukan identifikasi critical path yang kompleks. 

3. Ketergantungan Data Historis: Subjektivitas ahli dalam menilai production effort (Q) bisa memengaruhi hasil. 

Solusi Potensial: 

• Gunakan distribusi Poisson untuk minor delays. 
• Integrasi AI & machine learning untuk analisis data geologi historis. 

 Relevansi dengan Industri Konstruksi Modern 

Model ini cocok untuk: 

- Kontrak Berbasis Risiko: Membantu pembagian risiko adil antara kontraktor dan owner. 

- Proyek Megastruktur: Seperti terowongan bawah laut atau subway. 

- Negara dengan Kondisi Geologi Kompleks: Contoh: Indonesia dengan aktivitas seismik tinggi. 

Tren Global: 

• AS & Eropa sudah mulai adopsi model probabilistik (e.g., CEVP® oleh WSDOT).
• Swedia menggunakan pendekatan serupa untuk proyek seperti Hallandsås Tunnel. 

 Kesimpulan 

Model Mohammadi menawarkan terobosan signifikan dalam manajemen proyek terowongan dengan: 

✅ Estimasi lebih akurat melalui pendekatan probabilistik. 

✅ Fleksibilitas untuk berbagai metode konstruksi dan kondisi geologi. 

❌ Namun, perlu pengembangan lebih lanjut untuk minor delays dan proyek multi-fase. 

Sumber :  Mohammadi, M. (2021). Probabilistic Time Estimation in Tunnel Projects. Licentiate Thesis, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm. 

Pendahuluan

Pembangunan infrastruktur di perkotaan seringkali melibatkan proyek fondasi dalam yang berdekatan dengan struktur bawah tanah seperti terowongan subway. Paper ini menganalisis dampak penggalian fondasi dalam sepanjang 18 meter terhadap terowongan subway di Xi’an Metro Line 4, menggunakan simulasi elemen hingga untuk mengevaluasi deformasi dan redistribusi tegangan. Studi ini memberikan wawasan kritis tentang manajemen risiko dan standar keamanan untuk proyek serupa.

Studi Kasus dan Temuan Utama

1. Proyek Fondasi dan Lokasi Terowongan

   • Fondasi dengan kedalaman 17.8 meter berjarak 10.20–11.34 meter dari terowongan subway.

   • Dua metode konstruksi terowongan: metode penambangan (mining method) dan metode perisai (shield method).

   • Dukungan struktur: double-row pile dengan penyesuaian jarak dan diameter untuk kontrol deformasi.

2. Risiko yang Diidentifikasi

   • Deformasi tanah akibat penggalian menyebabkan tekanan tambahan pada struktur terowongan.

   • Perubahan simetri distribusi momen lentur, dengan peningkatan momen positif hingga 133.2 kN.m dan momen negatif hingga 143.3 kN.m.

   • Risiko kebocoran dan retak jika deformasi melebihi batas aman.

3. Standar Keamanan

   • Deformasi maksimum yang diizinkan: 20 mm (vertikal/horizontal).

   • Radius kelengkungan deformasi longitudinal: >15.000 meter.

   • Differential settlement: <4 mm pada sambungan deformasi.

Simulasi dan Hasil Numerik

• Model 2D dan 3D menggunakan Midas/GTS NX menunjukkan deformasi terowongan tetap dalam batas aman:

  • Deformasi horizontal: 5.1 mm (simulasi 3D).

  • Deformasi vertikal: 11 mm (simulasi 2D).

• Pengaruh jarak: Deformasi menurun signifikan di luar 1.5× kedalaman fondasi (27 meter).

Solusi Mitigasi

1. Desain Dukungan Fleksibel:

   • Penyesuaian jarak antar tiang (1.5–1.8 meter) dan diameter tiang (0.9 meter).

   • Penambahan kabel angkur (anchor cable) untuk stabilitas lateral.

2. Monitoring Real-Time:

   • Pengukuran deformasi selama konstruksi untuk deteksi dini anomaly.

3. Material dan Metode Konstruksi:

   • Penggunaan grid steel frame dan lapisan ganda beton untuk kekuatan tambahan.

Kritik dan Rekomendasi

• Keterbatasan Studi: Simulasi tidak mempertimbangkan variabilitas tanah secara dinamis (e.g., efek hujan).

• Saran untuk Penelitian Lanjutan: Integrasi data real-time dengan model AI untuk prediksi lebih akurat.

Tren Industri dan Relevansi

• Urbanisasi Cepat: Proyek seperti Shanghai Metro dan Singapore MRT menghadapi tantangan serupa.

• Inovasi Material: Penggunaan beton serat karbon dapat mengurangi risiko retak.

Kesimpulan

Penelitian ini menegaskan bahwa dengan desain dukungan yang tepat dan pemantauan ketat, dampak penggalian fondasi dalam pada terowongan subway dapat dikendalikan. Temuan ini menjadi panduan berharga bagi insinyur dan perencana kota dalam proyek infrastruktur berisiko tinggi.

Sumber : Li, G., & Xi, W. (2020). Finite Element Analysis of the Influence of Deep Foundation Pit Excavation Construction on Adjacent Subway Tunnel Structure. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 741(1), 012098.

Pendahuluan

Industri konstruksi bawah tanah, khususnya proyek tunneling konvensional, menghadapi tantangan besar dalam dokumentasi. Proses manual yang memakan waktu dan biaya tinggi sering menjadi kendala utama. Building Information Modeling (BIM) dan Industry Foundation Classes (IFC) muncul sebagai solusi transformatif, memungkinkan pertukaran data digital yang efisien dan otomatis. Artikel ini mengulas bagaimana integrasi BIM dan IFC dalam fase eksekusi proyek tunneling konvensional dapat meningkatkan produktivitas hingga 30%, berdasarkan penelitian terbaru dari Tunnelling and Underground Space Technology (2024).

Tantangan Dokumentasi Proyek Tunneling Konvensional

Proyek tunneling konvensional seperti New Austrian Tunneling Method (NATM) melibatkan kompleksitas tinggi akibat ketidakpastian kondisi geologi dan kebutuhan akan dokumentasi yang rinci. Beberapa tantangan utama meliputi:

• Biaya dan Waktu: Dokumentasi manual menghabiskan hingga 20-30% waktu proyek.

• Ketergantungan pada Dokumen Kertas: Data sering tertunda dan rentan kesalahan.

• Interoperabilitas: Format data proprietary menghambat kolaborasi antar-pemangku kepentingan.

Studi kasus dari proyek "Zentrum am Berg" di Austria menunjukkan bahwa 5200 km terowongan dibangun setiap tahunnya secara global, dengan investasi mencapai €125 miliar (2019). Namun, hanya 15% proyek yang mengadopsi BIM secara penuh.

Solusi: BIM dan IFC untuk Pertukaran Data Otomatis

1. BIM sebagai Kerangka Kerja Digital

BIM tidak hanya mencakup pemodelan 3D, tetapi juga manajemen data terintegrasi. Keunggulannya meliputi:

• Semantic Richness: Data dilengkapi makna kontekstual (misalnya, material, peralatan, tenaga kerja).

• Multi-LOD (Level of Detail): Memungkinkan detail informasi dari level makro hingga mikro.

2. IFC sebagai Standar Terbuka

IFC (ISO 16739) adalah standar terbuka untuk pertukaran data BIM. Fitur kunci yang relevan untuk tunneling:

• Proses: Entitas seperti IfcTask dan IfcEvent merekam aktivitas konstruksi (contoh: pemboran, peledakan).

• Sumber Daya: IfcLaborResource (tenaga kerja), IfcConstructionEquipmentResource (peralatan), dan IfcConstructionMaterialResource (material) memetakan penggunaan sumber daya.

• Interoperabilitas: Format seperti IFC STEP memungkinkan integrasi dengan ERP dan IoT.

Contoh Implementasi:
Sebuah laporan shift tunneling (Gambar 1 dalam penelitian) yang biasanya membutuhkan 4-6 jam untuk diproses secara manual, dapat diotomatisasi dengan IFC, mengurangi waktu menjadi kurang dari 1 jam.

Studi Kasus: Model Referensi IFC untuk Laporan Shift

Penelitian ini mengusulkan model referensi IFC untuk laporan shift tunneling, mencakup:

1. Proses:

   • IfcTask untuk shift, putaran terowongan (TUNNEL_ROUND), dan aktivitas spesifik (TUNNEL_SUPPORT_FACE).

   • Waktu dicatat dalam IfcDateTime dengan resolusi detik.

2. Sumber Daya:

   • Kru (IfcCrewResource) terdiri dari pekerja (IfcLaborResource) dan peralatan (IfcConstructionEquipmentResource).

   • Material seperti bolt batuan (IfcConstructionMaterialResource) dilacak berdasarkan aktivitas.

3. Eksternal Data: Dokumen pendukung (foto, laporan geoteknik) ditautkan via IfcDocumentInformation.

Hasil: Model ini mengurangi kesalahan data hingga 90% dan memungkinkan analisis real-time untuk manajemen proyek.

Kritik dan Tantangan Implementasi

Meskipun menjanjikan, adopsi BIM/IFC dalam tunneling masih menghadapi kendala:

• Kompleksitas IFC: Kurva belajar yang curam untuk tim konstruksi tradisional.

• Keterbatasan Waktu: IFC hanya mendukung resolusi detik, tidak cocok untuk aplikasi IoT real-time.

• Kebutuhan Standar Khusus: Ekstensi IFC untuk tunneling (IFC-Tunnel) masih dalam pengembangan.

Rekomendasi:

• Pelatihan intensif untuk kontraktor.

• Integrasi dengan standar lain seperti SensorML untuk data real-time.

Masa Depan: BIM Terbuka (Open BIM) untuk Tunneling

Penelitian ini menjadi fondasi menuju Big Open BIM, di mana data konstruksi dapat diakses oleh semua pemangku kepentingan secara transparan. Tren masa depan meliputi:

• Digital Twin: Memantau terowongan selama siklus hidupnya.

• AI dan Analitik Prediktif: Memprediksi risiko geoteknik berdasarkan data historis.

Kesimpulan

Integrasi BIM dan IFC dalam proyek tunneling konvensional bukan hanya tentang digitalisasi, tetapi revolusi efisiensi. Dengan mengadopsi model referensi IFC, kontraktor dapat:

• Mengurangi biaya dokumentasi hingga 30%.

• Meningkatkan akurasi dan kecepatan pertukaran data.

• Membuka pintu untuk inovasi seperti AR dan IoT.

Sumber : Huymajer, M., Paskaleva, G., Wenighofer, R., Huemer, C., & Mazak-Huemer, A. (2024). IFC concepts in the execution phase of conventional tunneling projects. Tunnelling and Underground Space Technology, 143, 105368.

Pendahuluan

Dalam dunia teknik sipil modern, pembangunan terowongan di wilayah perbukitan dan pegunungan kerap menghadirkan tantangan besar, terutama menyangkut kestabilan lereng batuan. Proyek-proyek infrastruktur seperti jalur kereta api bawah tanah tidak hanya berurusan dengan penggalian, tetapi juga memerlukan perhatian ekstra terhadap risiko longsor dan keruntuhan lereng. Artikel ilmiah yang dikaji dalam tulisan ini, yaitu "Interaction of Tunneling and Rock Slope Stability: Case Study St. Michael Rail Ways Tunnel (Wachau Railway/Lower Austria)" karya Saadati et al. (2023), menyoroti kompleksitas teknis dalam pembangunan Terowongan St. Michael di Austria.

Artikel ini memadukan data lapangan, teknologi pemindaian 3D, dan simulasi numerik untuk mengevaluasi dampak pembangunan terowongan terhadap kestabilan lereng. Penelitian ini menjadi contoh nyata bagaimana pendekatan modern dalam geoteknik bisa mencegah potensi bencana serta mendukung keberlanjutan infrastruktur.

Latar Belakang dan Konteks Proyek

Studi ini berfokus pada Terowongan St. Michael, bagian dari proyek peningkatan jalur kereta Wachau Railway di Lower Austria. Lokasi ini memiliki karakteristik geologi kompleks, dengan batuan sedimen yang bervariasi, diskontinuitas alami, dan lereng yang curam. Tantangan utama adalah menjaga stabilitas lereng batuan di atas jalur penggalian, terutama karena sebagian lereng telah mengalami rekahan dan pelapukan.

Para peneliti memanfaatkan kombinasi antara pemodelan numerik dan pengukuran fotogrametri berbasis drone untuk mendapatkan data geometri lereng secara presisi. Penggalian dilakukan menggunakan metode konvensional NATM (New Austrian Tunneling Method), dan analisis lebih lanjut dilakukan dengan perangkat lunak RS2 dari Rocscience.

Metodologi: Gabungan Teknik Lapangan dan Analisis Numerik

Pendekatan yang digunakan dalam artikel ini melibatkan beberapa tahapan utama:

• Pengumpulan Data Geologi dan Geoteknik
  Data diperoleh dari pemetaan geologi lapangan, pemindaian 3D dengan teknologi drone, serta uji laboratorium untuk mengetahui parameter mekanika batuan.
• Pemodelan Numerik 2D
  Menggunakan perangkat lunak RS2, penulis memodelkan interaksi antara terowongan dan lereng dalam bentuk potongan melintang. Parameter kunci yang dianalisis termasuk tegangan, deformasi, dan factor of safety (FoS).
• Evaluasi Skenario Kegagalan Lereng
  Model digunakan untuk menilai bagaimana perubahan kondisi (misal: tahap penggalian, variasi properti tanah) dapat memicu kegagalan.

Hasil Analisis dan Temuan Penting

1. Penurunan Faktor Keamanan setelah Penggalian

Dalam simulasi kondisi sebelum dan sesudah penggalian, terjadi penurunan nilai factor of safety secara signifikan, terutama di area kritis dengan struktur diskontinuitas. Nilai FoS menurun dari 1,65 menjadi 1,21 setelah tahap penggalian kedua—suatu indikasi bahwa lereng berada dalam kondisi mendekati tidak stabil jika tidak diperkuat.

2. Dampak Diskontinuitas Alamiah

Diskontinuitas vertikal dan miring (misalnya rekahan dan bidang geser alam) memiliki pengaruh besar terhadap arah keruntuhan potensial. Lereng menunjukkan kecenderungan untuk mengalami kegagalan planar atau rotasional tergantung orientasi bidang lemah.

3. Rekomendasi Sistem Perkuatan

Untuk menjaga stabilitas, penulis merekomendasikan pemasangan rock bolts sepanjang 4 m dan aplikasi shotcrete 10 cm pada area dinding lereng yang paling rentan. Hal ini dapat meningkatkan kembali FoS ke nilai aman >1.5.

4. Peran Teknologi 3D Scanning

Pemindaian topografi secara presisi menggunakan drone fotogrametri menghasilkan model permukaan 3D yang sangat akurat (resolusi hingga 5 cm). Ini membantu mengidentifikasi area rekahan kecil yang tak tampak dari observasi visual konvensional.

Diskusi dan Implikasi Lebih Luas

Penelitian ini tidak hanya relevan dalam konteks Austria, tetapi memiliki implikasi global bagi pembangunan infrastruktur di wilayah pegunungan, seperti di Indonesia, Swiss, Jepang, dan negara lain yang rentan terhadap longsor. Beberapa poin penting yang dapat diambil:

• Integrasi teknologi pemodelan dan data lapangan sangat krusial. Tanpa model numerik, dampak penggalian sulit diprediksi secara akurat.
• Pentingnya memperhatikan interaksi antara struktur bawah tanah dan permukaan. Banyak kegagalan lereng terjadi karena perencanaan terowongan yang hanya berfokus pada kestabilan lokal, tanpa mempertimbangkan respons sistemik lereng.
• Analisis risiko geoteknik perlu dilakukan secara iteratif dan adaptif, seiring perkembangan proyek.

Kritik dan Catatan Tambahan

Walaupun artikel ini kuat dari sisi teknis dan penyajian data, terdapat beberapa kekurangan:

1. Model yang digunakan hanya 2D, sementara kondisi sebenarnya jauh lebih kompleks dan membutuhkan pendekatan 3D untuk hasil yang lebih realistis.
2. Tidak ada pembahasan mendalam tentang dampak jangka panjang, seperti pengaruh hujan deras atau pelapukan pasca pembangunan yang bisa memicu reaktivasi longsor.
3. Artikel tidak mengulas tentang aspek ekonomi atau biaya mitigasi, padahal ini sangat penting untuk pengambilan keputusan praktis di lapangan.

Namun demikian, pendekatan ini bisa menjadi benchmark untuk proyek-proyek serupa di masa depan.

Kesimpulan

Artikel ini merupakan contoh nyata bagaimana pendekatan geoteknik modern dapat diterapkan untuk mengantisipasi potensi bencana akibat interaksi antara penggalian terowongan dan lereng batuan. Dengan mengombinasikan pemetaan geologi, teknologi 3D scanning, dan analisis numerik, proyek Terowongan St. Michael dapat dirancang lebih aman dan efisien.

Bagi para insinyur sipil dan geoteknik, pendekatan ini memberikan pelajaran penting: stabilitas lereng bukan sekadar soal topografi, tetapi hasil dari interaksi kompleks antara struktur geologi, metode konstruksi, dan kondisi lapangan.

Referensi  : Saadati, G., Schneider-Muntau, B., Javankhoshdel, S., Mett, M., & Kontrus, H. (2023). Interaction of Tunneling and Rock Slope Stability: Case Study St. Michael Rail Ways Tunnel (Wachau Railway/Lower Austria). In K. Sassa et al. (Eds.), Progress of Geo-Disaster Mitigation Technology in Asia (pp. 339–349). Springer.

Panduan investasi "Undergrounding Transmission and Distribution Lines" yang diterbitkan oleh Departemen Energi AS pada September 2024 menawarkan tinjauan menyeluruh tentang salah satu strategi utama dalam meningkatkan ketahanan jaringan listrik. Dokumen ini menyajikan analisis komprehensif mengenai keuntungan, kerugian, biaya, dan manfaat dari memindahkan sistem transmisi dan distribusi listrik dari atas tanah ke bawah tanah sebagai upaya untuk melindungi infrastruktur penting dari berbagai ancaman alam.

Perkembangan Sistem Bawah Tanah di Amerika Serikat

Berdasarkan data yang disajikan dalam laporan ini, terdapat peningkatan signifikan dalam penerapan sistem distribusi listrik bawah tanah di Amerika Serikat. Persentase total panjang jalur distribusi listrik bawah tanah meningkat dari 18% pada 2009 menjadi sekitar 20% pada 2023. Meskipun demikian, penerapan sistem transmisi bawah tanah untuk tegangan tinggi masih sangat terbatas, dengan hanya sekitar 0,5% dari total panjang jalur untuk kapasitas 200 kV atau lebih tinggi yang dipasang di bawah tanah hingga tahun 2009.

Teknik Konstruksi Utama:

Panduan ini mengidentifikasi dua teknik konstruksi utama yang digunakan dalam proyek-proyek pengalihan jaringan ke bawah tanah:

1. Sistem Parit (Trenching): Melibatkan penggalian dengan lebar dan kedalaman yang sesuai, persiapan dasar parit dengan material pasir atau semen pilihan, pemasangan komponen infrastruktur, dan penimbunan kembali atau penutupan dengan pelindung yang stabil secara termal.
2. Sistem Terowongan (Tunneling): Digunakan di lokasi-lokasi di mana teknik penggalian parit sulit diterapkan. Memanfaatkan mesin pengeboran dan penggalian untuk menciptakan terowongan dengan kedalaman dan diameter yang sesuai untuk instalasi jaringan.

Keuntungan Utama Sistem Bawah Tanah

Peningkatan Keandalan dan Ketahanan:

Keuntungan utama dari sistem transmisi dan distribusi bawah tanah adalah berkurangnya kerentanan terhadap gangguan akibat cuaca ekstrem dan kebakaran hutan. Penelitian dari Stanford menemukan bahwa peningkatan 10% dalam sistem jalur bawah tanah berkorelasi dengan penurunan 14% dalam durasi gangguan tahunan di seluruh AS.

Studi Kasus Keberhasilan:

1. Wisconsin Public Service Commission (WPSC):
   • Periode: 2012-2021
   • Hasil: 95% peningkatan kinerja dalam SAIDI (pengurangan 137 menit dibandingkan dengan sebelum proyek) selama badai.
2. Florida Power & Light (FP&L):
   • Periode: Sampai 2017
   • Hasil: Tingkat pemadaman hanya 4% selama Badai Irma pada 2017, dibandingkan dengan 24% untuk sistem overhead yang tidak diperkuat.
3. Virginia Electric and Power Company (VEPC):
   • Periode: 2016-2022
   • Hasil: 99% peningkatan SAIFI setelah penyelesaian proyek; 27% pengurangan waktu pemulihan sistem selama badai salju Januari 2022; perkiraan kerugian GDP yang dihindari sebesar $270.000 hingga $3,6 juta selama badai guntur Juni 2016.
4. Pacific Gas & Electric (PG&E):
   • Hasil: Proyeksi pengurangan risiko kebakaran sebesar 99% di area yang terdampak.
5. Studi di Inggris dan Montreal, Kanada:
   • Periode: 1990-an dan 2000-an
   • Hasil: Menghindari kerugian nilai properti real estate sekitar sebesar ~5% - ~20%.

Tantangan dan Kerugian

Meskipun memberikan banyak manfaat, sistem bawah tanah juga memiliki beberapa kerugian signifikan:

1. Biaya Langsung yang Lebih Tinggi: Biaya material, tenaga kerja, dan administrasi untuk sistem bawah tanah jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem overhead, terutama untuk sistem transmisi.
2. Waktu Perbaikan yang Lebih Lama: Meskipun tingkat kegagalan lebih rendah, perbaikan sistem bawah tanah umumnya memakan waktu lebih lama karena kesulitan dalam mengakses jalur dan menemukan titik kegagalan. Sebagai contoh, dalam tiga badai pada 2016-2017, CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index) Duke Energy Florida untuk jalur bawah tanah melebihi jalur overhead sebesar 5-46%.
3. Masa Pakai yang Lebih Pendek: Sistem bawah tanah umumnya memiliki masa pakai yang lebih pendek dibandingkan dengan sistem overhead, dengan perkiraan berkisar antara 20-60% lebih pendek (20-40 tahun dibandingkan dengan 30-50 tahun). Hal ini disebabkan oleh faktor-faktor seperti penumpukan panas berlebihan yang menyebabkan degradasi material isolasi kabel dan kerentanan terhadap kelembaban yang dapat menyebabkan korosi.
4. Risiko dari Banjir dan Gempa Bumi: Tergantung pada lokasi, jalur transmisi dan distribusi bawah tanah mungkin berisiko terhadap banjir, termasuk banjir karena kenaikan permukaan air laut dan gelombang badai. Sistem bawah tanah juga dapat rentan terhadap kerusakan kabel di lokasi yang rawan gempa bumi.

Analisis Biaya

Biaya sistem bawah tanah bervariasi secara signifikan tergantung pada lokasi, detail teknis, dan utilitas. Biaya umumnya lebih tinggi untuk sistem transmisi dibandingkan dengan sistem distribusi (sekitar 3 hingga 10 kali lebih tinggi untuk konstruksi baru, dan 1,5 hingga 5 kali lebih tinggi untuk konversi).

Contoh Biaya Konversi dari Overhead ke Underground:

1. Edison Electric Institute (sekitar 2013):
   • Urban: $0,54 - $12 juta/mil (USD 2013)
   • Rural: $1,1 - $11 juta/mil (USD 2013)
   • Suburban: $1,1 - $6 juta/mil (USD 2013)
2. New Hampshire Electric Co-op (2009):
   • Urban (34,5 kV): $1,43 juta/mil
   • Rural (34,5 kV): $0,99 juta/mil
   • Urban (15 kV): $2,88 juta/mil
   • Rural (15 kV): $1,78 juta/mil
   • Urban (1 & 2 Phase): $1,15 juta/mil
   • Rural (1 & 2 Phase): $0,9 juta/mil
3. Pacific Gas & Electric (2023-2026):
   • $2,97 juta/mil (USD 2019)
4. Virginia Electric & Power Company (2016-2022):
   • Rural distribution: $0,48 juta/mil (USD nominal rata-rata selama bertahun-tahun)
5. Wisconsin Public Service Corporation (2012-2021):
   • Rural distribution: $0,16 juta/mil (USD nominal rata-rata selama bertahun-tahun)

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Biaya dan Manfaat

Faktor Lingkungan: Biaya dapat secara signifikan lebih tinggi atau manfaat dapat berkurang untuk proyek-proyek bawah tanah di lokasi di mana faktor lingkungan meningkatkan kompleksitas proyek. Konstruksi baru di area lahan basah atau bekas lahan basah, misalnya, dapat mempersulit proyek bawah tanah dan menambahkan persyaratan sistem untuk mengurangi risiko genangan. Faktor geologis juga dapat membatasi penerapan sistem bawah tanah di beberapa area.

Manfaat vs Biaya Langsung: Manfaat dari sistem bawah tanah mungkin lebih besar daripada biaya langsung. Beberapa utilitas memperhitungkan biaya yang dihindari pelanggan atau manfaat sosial seperti kerugian produk domestik bruto negara bagian atau regional yang dihindari, atau dampak estetika, dalam penilaian konversi bawah tanah. Lainnya melakukan "strategic undergrounding", misalnya, untuk mengurangi risiko kebakaran hutan dan menghindari kebutuhan untuk pemutusan daya demi keselamatan publik.

Perbandingan dengan Penguatan Sistem Overhead: Dalam beberapa kasus, biaya langsung konversi bawah tanah mungkin tidak jauh berbeda dari biaya penguatan sistem overhead untuk menghadapi cuaca ekstrem.

Implikasi untuk Kebijakan dan Perencanaan

Panduan ini menyediakan dasar yang kuat untuk pembuat kebijakan, regulator, dan utilitas dalam mempertimbangkan investasi dalam sistem transmisi dan distribusi bawah tanah sebagai bagian dari strategi ketahanan infrastruktur kritis mereka. Beberapa pertimbangan penting meliputi:

1. Pendekatan Strategis: Mengidentifikasi segmen jaringan yang paling rentan terhadap gangguan dan memprioritaskan mereka untuk konversi dapat mengoptimalkan manfaat investasi.
2. Analisis Biaya-Manfaat Komprehensif: Memasukkan manfaat sosial yang lebih luas, seperti pengurangan kerugian ekonomi dan peningkatan nilai properti, dalam evaluasi kelayakan ekonomi proyek.
3. Pertimbangan Geografis dan Geologis: Menyesuaikan pendekatan berdasarkan kondisi lokal, termasuk risiko bencana alam dan karakteristik geologis.
4. Integrasi dengan Strategi Ketahanan yang Lebih Luas: Menggabungkan sistem bawah tanah dengan tindakan ketahanan lainnya, seperti mikrojaringan dan teknologi smart grid, untuk meningkatkan ketahanan sistem secara keseluruhan.

Kesimpulan

Panduan investasi "Undergrounding Transmission and Distribution Lines" yang diterbitkan oleh Departemen Energi AS menyediakan analisis mendalam tentang potensi dan tantangan memindahkan sistem transmisi dan distribusi listrik ke bawah tanah. Meskipun biaya awalnya tinggi, bukti dari berbagai studi kasus menunjukkan bahwa investasi ini dapat memberikan peningkatan signifikan dalam keandalan dan ketahanan jaringan, khususnya dalam menghadapi bencana alam dan cuaca ekstrem.

Untuk utilitas dan pembuat kebijakan, pendekatan selektif dan strategis terhadap sistem bawah tanah, dengan mempertimbangkan faktor-faktor geografis, ekonomi, dan risiko spesifik, dapat menjadi komponen penting dari strategi ketahanan yang komprehensif. Dengan meningkatnya frekuensi dan intensitas peristiwa cuaca ekstrem dan ancaman lainnya terhadap infrastruktur kritis, pertimbangan mengenai sistem bawah tanah menjadi semakin relevan dalam perencanaan sistem energi masa depan.

Sementara sistem bawah tanah bukanlah solusi universal untuk semua tantangan dalam distribusi dan transmisi listrik, mereka mewakili alat penting dalam toolkit ketahanan yang dapat, bila diterapkan secara tepat, secara signifikan meningkatkan keandalan dan keamanan pasokan listrik dalam menghadapi gangguan.

Sumber: U.S. Department of Energy, Grid Deployment Office. (2024). Undergrounding Transmission and Distribution Lines: Resilience Investment Guide. September 2024.

Pendahuluan

Dalam dunia konstruksi bawah tanah, parameter geoteknik menjadi tantangan utama. Metode tradisional-yang hanya mengandalkan analisis deterministik-sering gagal memenuhi kompleksitas dan variasi risiko yang melekat pada massa batuan. Makalah karya Hui Lu, Marte Gutierrez, dan Eunhye Kim ini menawarkan pendekatan baru: analisis reliabilitas berdasarkan klasifikasi massa batuan Q dan metode FORM (First Order Reliability Method) untuk menilai stabilitas terowongan secara lebih realistis dan kuantitatif 1 .

Latar Belakang dan Signifikansi Industri

Industri konstruksi bawah tanah, seperti terowongan jalan raya atau terowongan kereta, sering menghadapi risiko amblesan, longsor, atau bahkan runtuhnya struktur akibat variasi massa batuan. Analisis reliabilitas menjadi solusi krusial karena mampu mengukur probabilitas kegagalan, bukan sekadar faktor keamanan tunggal. Pendekatan ini sangat relevan di era digital, di mana data geoteknik semakin besar dan kompleks, serta tren desain berbasis risiko semakin diminati.

Metodologi: Q Rock Mass, FORM, dan Monte Carlo

Makalah ini memadukan klasifikasi massa batuan Q -indeks empiris yang menggambarkan kualitas massa batuan-dengan analisis reliabilitas FORM dan simulasi Monte Carlo. Berbeda dengan analisis deterministik, penulis memperkenalkan probabilistic critical strain , yaitu nilai regangan kritis yang sudah mempertimbangkan parameter kompresi massa batuan. Nilai ini kemudian dimasukkan ke dalam fungsi limit state untuk menghitung indeks kebugaran (reliability index) dan probabilitas kegagalan (probability of failed) .

Studi Kasus: Terowongan Jalan Raya Shimizu

Studi kasus utama pada paper ini adalah terowongan jalan raya Shimizu . Penulis mengumpulkan data statistik parameter massa batuan, seperti kekuatan batuan utuh dan modulus elastisitas, lalu melakukan analisis reliabilitas menggunakan FORM dan Monte Carlo. Hasilnya menunjukkan:

• Indeks keandalan : 2,78 (nilai ini menunjukkan tingkat kejelasan struktur; semakin tinggi, semakin aman)
• Probabilitas kegagalan : 0,27% (sangat rendah, artinya terowongan dianggap sangat stabil)
• Parameter input : Kekuatan batuan utuh dan modulus elastisitas tidak melemah dan berdistribusi normal. Hasil analisis menunjukkan bahwa asumsi ini menghasilkan estimasi yang lebih konservatif.

Dibandingkan dengan Pendekatan Lain

Penulis juga membandingkan analisis hasil reliabilitas dengan metode analitik dan numerik. Hasilnya konsisten: analisis reliabilitas berbasis Q memberikan hasil yang sejalan dengan metode lain , namun dengan kelebihan mampu mengakomodasi parameter secara eksplisit.

Kritik dan Nilai Tambah

• Keunggulan : Pendekatan ini lebih realistis karena menangkap variabilitas parameter geoteknik, yang sering diabaikan dalam desain konvensional.
• Keterbatasan : Data statistik parameter massa batuan masih terbatas di lapangan. Selain itu, asumsi distribusi normal dan tidak adanya korelasi antar parameter mungkin tidak selalu valid di semua kasus.
• Relevansi Industri : Di era big data dan digitalisasi, pendekatan ini sangat cocok untuk proyek-proyek besar yang memerlukan analisis risiko dan optimasi biaya.

Tren Industri dan Contoh Nyata

Di Indonesia, proyek terowongan seperti MRT Jakarta atau LRT Jabodebek juga menghadapi tantangan serupa. Analisis reliabilitas berbasis Q dapat diterapkan untuk menilai risiko dan menentukan strategi mitigasi, terutama di daerah dengan kondisi geologi yang kompleks. Contoh nyata lainnya adalah terowongan bawah laut di Singapura atau terowongan kereta cepat di China, yang semuanya memerlukan analisis risiko berbasis data.

Opini dan Rekomendasi

Penulis menyarankan agar analisis reliabilitas menjadi bagian integral dalam desain terowongan. Selain itu, perlu pengembangan database parameter geoteknik yang lebih luas dan akurat untuk meningkatkan kerahasiaan. Integrasi dengan teknologi AI dan machine learning juga bisa menjadi tren masa depan untuk mempercepat proses analisis dan prediksi risiko.

Kesimpulan

Makalah ini membuktikan bahwa analisis reliabilitas berbasis Q rock massa dan FORM mampu memberikan gambaran lebih komprehensif tentang stabilitas terowongan, sekaligus akomodasi transmisi parameter geoteknik. Pendekatan ini sangat relevan untuk proyek besar dan kompleks, serta bisa menjadi referensi utama bagi insinyur, pengajar, dan praktisi di bidang geoteknik.

Sumber Asli (Gaya APA)

Lu, H., Gutierrez, M., & Kim, E. (2022). Stabilitas penggalian menggunakan sistem klasifikasi massa batuan Q. Underground Space, 7 , 862–881. https://doi.org/10.1016/j.undsp.2022.01.001