Strategi Monitoring Geoteknik dan Keselamatan Terowongan Tiga Jalur Besar: Studi Kasus Badaling Great Wall

Pendahuluan: Tantangan Konstruksi Terowongan Besar di Era Modern

Konstruksi terowongan bawah tanah berukuran besar, terutama yang menggunakan metode drilling and blasting, menjadi tantangan utama dalam pengembangan infrastruktur modern. Kompleksitas bertambah saat proyek tersebut berada di bawah kawasan bersejarah seperti Badaling Great Wall di Tiongkok. Artikel ini membahas secara mendalam bagaimana monitoring geoteknik dan penilaian keselamatan diterapkan pada proyek terowongan tiga jalur besar (large-span triple tunnels), serta bagaimana data lapangan dan teknik mitigasi digunakan untuk menjamin stabilitas struktur dan keselamatan lingkungan sekitar.

Latar Belakang dan Signifikansi Studi

Large-span triple tunnels semakin banyak digunakan untuk mendukung kebutuhan transportasi massal di kota besar. Namun, metode drilling and blasting yang fleksibel dan cocok untuk kondisi geologi rumit, juga membawa risiko interaksi beban yang kompleks dan getaran tanah yang berpotensi merusak struktur sekitar, termasuk bangunan bersejarah. Studi ini menjadi sangat penting karena:

• Menyediakan data lapangan aktual untuk analisis interaksi antar terowongan besar yang jarang dilaporkan sebelumnya.
• Memberikan referensi praktis bagi perancangan dan konstruksi terowongan bawah tanah di area sensitif dan bersejarah.

Studi Kasus: Proyek Badaling Great Wall Station

Badaling Great Wall Station adalah stasiun kereta bawah tanah terdalam di dunia, berlokasi di bawah kawasan wisata dan cagar budaya Tembok Besar Tiongkok. Proyek ini melibatkan tiga terowongan paralel berukuran besar yang dibangun di bawah Jundushan Mountain, melewati tiga zona patahan utama dan batuan dengan kualitas bervariasi (grade III dan V menurut sistem BQ Tiongkok).

• Kedalaman overburden: 70–102 meter dari mahkota terowongan ke permukaan tanah.
• Lebar pilar batu antar terowongan: hanya 6 meter, setara 0,38 kali bentang terowongan.
• Ukuran terowongan: kiri dan kanan (span 15,94 m, tinggi 12,15 m), tengah (span 14,38 m, tinggi 12,24 m).
• Lining primer: shotcrete C30 tebal 300 mm, balok baja, dan baut sistem 4 m.
• Lining sekunder: beton bertulang tebal 400 mm, kekuatan tekan 35 MPa, membran waterproof 12 mm.

Metode Konstruksi dan Monitoring

Metode drilling and blasting digunakan dengan siklus penggalian standar 2 meter. Lubang bor berdiameter 42 mm, kedalaman 0,7–1,9 m, dan muatan peledak 40–120 kg per siklus tergantung kualitas batuan. Untuk membatasi overbreak, diterapkan teknik smooth blasting.

Monitoring geoteknik dilakukan secara real-time pada beberapa parameter kunci:

• Tekanan batuan sekitar (surrounding rock pressure)
• Tekanan kontak antara lining primer dan sekunder
• Gaya internal pada lining sekunder
• Parameter mikro-seismik: peak particle velocity (PPV) dan corner frequency

Frekuensi monitoring:

• 1–15 hari setelah penggalian: 1–2 kali sehari
• 16 hari–1 bulan: sekali sehari
• Setelah 1 bulan: 1–2 kali seminggu

Hasil Monitoring dan Temuan Kunci

Tekanan Batuan Sekitar

• Profil tekanan asimetris: Tekanan maksimum selalu terjadi di crown (puncak terowongan), minimum di waist (pinggang).
• Nilai tekanan: Crown dan shoulder 0,25–0,55 MPa, hampir tiga kali lipat dibanding waist dan knee.
• Pengaruh urutan penggalian: Terowongan kiri sangat dipengaruhi penggalian terowongan tengah (kenaikan tekanan sisi dalam minimal 10% dari tekanan stabil), namun hampir tidak terpengaruh oleh penggalian terowongan kanan.
• Teori Protodyakonov’s equilibrium arch: Pola tekanan konsisten dengan teori ini, menegaskan pentingnya desain urutan penggalian.

Tekanan Kontak dan Gaya Internal Lining

• Beban pada lining primer: Sekitar tiga kali lebih besar dibanding lining sekunder.
• Kondisi paling kritis: Terowongan tengah mengalami kondisi mekanis paling tidak menguntungkan akibat terbentuknya equilibrium arch besar.
• Faktor keamanan: Lining sekunder memiliki minimum safety factor 1,3 (sesuai standar China).

Getaran Tanah dan Dampak pada Permukaan

• PPV maksimum: 0,15 cm/s, jauh di bawah batas aman yang ditetapkan.
• Corner frequency: 40–140 Hz, tidak menyebabkan resonansi pada struktur Tembok Besar.
• Dampak pada bangunan permukaan: Tidak ditemukan kerusakan signifikan pada struktur bersejarah di atasnya.

Teknik Mitigasi dan Optimasi

Berdasarkan feedback monitoring, diterapkan beberapa teknik mitigasi:

• Penyesuaian parameter blasting: Mengurangi muatan peledak dan mengatur urutan peledakan untuk meminimalkan getaran.
• Perkuatan lokal: Penambahan sistem baut dan shotcrete di area dengan tekanan tinggi atau batuan lemah.
• Monitoring real-time: Memberikan peringatan dini terhadap perubahan tekanan atau getaran yang melebihi ambang batas.

Analisis Tambahan dan Opini

Keunggulan Studi:

• Monitoring lapangan detail dan sistematis, memberikan data empiris yang dapat dijadikan acuan untuk proyek serupa.
• Kombinasi antara pengukuran tekanan, gaya internal, dan parameter seismik memberikan gambaran menyeluruh tentang interaksi struktur-terowongan-batuan.

Kritik dan Saran:

• Studi ini sangat kuat secara teknis, namun kurang membahas aspek biaya dan efisiensi waktu dari teknik mitigasi yang diterapkan.
• Penelitian lanjutan sebaiknya memasukkan analisis prediksi jangka panjang terhadap perilaku lining sekunder dan primer pasca-operasi.

Perbandingan dengan Penelitian Lain:

• Hasil studi ini konsisten dengan penelitian di Jepang dan Eropa yang menekankan pentingnya urutan penggalian dan monitoring real-time pada proyek multi-tunnel besar.
• Namun, data empiris dari proyek Badaling memberikan nilai tambah karena konteksnya yang sangat sensitif secara sejarah dan geologi.

Relevansi untuk Tren Industri dan Pembelajaran

Studi ini sangat relevan untuk platform pembelajaran teknik sipil dan geoteknik karena:

• Menyajikan contoh nyata penerapan monitoring real-time dan teknik mitigasi pada proyek berskala besar dan berisiko tinggi.
• Menekankan pentingnya kolaborasi antara tim desain, konstruksi, dan monitoring untuk menjamin keselamatan dan keberlanjutan proyek.
• Memberikan insight tentang bagaimana teknologi monitoring modern dapat diterapkan untuk melindungi warisan budaya dan lingkungan.

Kesimpulan

Monitoring geoteknik dan penilaian keselamatan pada proyek terowongan tiga jalur besar di bawah Badaling Great Wall menunjukkan bahwa dengan strategi monitoring real-time, teknik mitigasi getaran, dan desain urutan penggalian yang tepat, risiko terhadap struktur bawah tanah dan bangunan permukaan dapat diminimalisir secara signifikan. Studi ini menjadi referensi penting untuk proyek serupa di masa depan, terutama di kawasan sensitif secara budaya dan geologi.

Sumber : Ran Li, Dingli Zhang, Qian Fang, Ao Li, Xuefei Hong, Xuebo Ma (2019), Geotechnical monitoring and safety assessment of large-span triple tunnels using drilling and blasting method, Journal of Vibroengineering, Volume 21, Issue 5.