Pendahuluan: Tantangan Konstruksi Terowongan Modern
Dalam era urbanisasi pesat, pembangunan jalur kereta bawah tanah kerap bersinggungan dengan infrastruktur eksisting, termasuk terowongan operasional yang telah berfungsi selama bertahun-tahun. Studi yang diulas kali ini menyoroti risiko dan solusi konstruksi Tunnel Boring Machine (TBM) di atas terowongan operasional, mengambil studi kasus nyata dari proyek Chongqing Rail Transit Line 5 di Tiongkok. Penelitian ini bukan hanya relevan secara teknis, tetapi juga penting bagi keselamatan publik dan efisiensi investasi infrastruktur perkotaan.
Latar Belakang dan Signifikansi Studi
Konstruksi terowongan baru di dekat atau di atas terowongan yang telah beroperasi menimbulkan tantangan teknis yang besar. Risiko utamanya meliputi deformasi tanah, perubahan gaya internal struktur, hingga potensi kerusakan pada terowongan lama yang dapat mengancam keselamatan operasional. Di banyak negara maju seperti Jepang, panduan teknis telah dikembangkan untuk mengendalikan risiko ini, namun di Tiongkok, kasus-kasus spesifik seperti TBM yang melintas di atas terowongan aktif masih membutuhkan kajian mendalam dan solusi berbasis data lapangan serta simulasi numerik.
Metodologi: Inspeksi Lapangan & Simulasi Numerik
Penelitian ini menggunakan dua pendekatan utama:
- Inspeksi Lapangan: Melakukan evaluasi langsung terhadap kesehatan struktur lining terowongan operasional (Operational Tunnel Lining/OTL).
- Simulasi Numerik: Menganalisis deformasi, gaya internal, dan cakupan pengaruh akibat konstruksi TBM menggunakan perangkat lunak simulasi geoteknik.
Pendekatan kombinasi ini memungkinkan peneliti untuk memahami baik kondisi aktual maupun potensi risiko berdasarkan skenario rekayasa.
Temuan Utama: Dampak Konstruksi TBM terhadap Terowongan Operasional
- Deformasi Uplift pada Terowongan Lama
- Konstruksi TBM di atas terowongan operasional menyebabkan kecenderungan uplift (pengangkatan) pada terowongan bawahnya.
- Uplift terbesar terjadi pada bagian vault (atap lengkung) dibandingkan ballast bed (lantai rel).
- Cakupan pengaruh deformasi membentuk pola paralelogram, dengan sumbu panjang sejajar terowongan operasional dan sumbu pendek sejajar terowongan TBM baru.
- Transformasi Mode Mekanis
- Konstruksi TBM mengubah mode mekanis OTL dari kompresi eksentris kecil menjadi kompresi eksentris besar.
- Area antara dua terowongan TBM (kiri dan kanan) menjadi titik paling rawan terhadap kerusakan struktural.
- Fluktuasi Gaya Dalam
- Momen lentur dan gaya aksial pada OTL berfluktuasi signifikan dalam zona pengaruh.
- Penurunan gaya dalam terjadi pada sambungan konstruksi terowongan operasional, menandakan potensi titik lemah struktur.
Studi Kasus: Proyek Chongqing Rail Transit Line 5
- Dua terowongan TBM dibangun paralel di atas dua terowongan operasional kereta api Chongqing-Huaihua.
- Jarak vertikal minimum antara TBM dan terowongan operasional hanya 8,946 meter, dengan jarak horizontal antar tepi terowongan TBM sekitar 14 meter.
- Kondisi ini menimbulkan risiko tinggi karena beban konstruksi TBM dapat menambah deformasi dan gaya dalam pada terowongan lama, apalagi mengingat usia struktur yang sudah lama beroperasi.
Angka-angka Penting dari Studi
- Jarak vertikal minimum: 8,946 m
- Jarak horizontal antar tepi TBM: 14 m
- Pengaruh uplift dan deformasi: Lebih besar pada vault, berkurang pada ballast bed, dengan pola pengaruh berbentuk paralelogram
- Mode kompresi berubah: Dari eksentris kecil ke eksentris besar, meningkatkan risiko kerusakan
Strategi Pengendalian Risiko
Penelitian ini mengusulkan beberapa solusi berbasis hasil simulasi dan evaluasi lapangan:
- Kontrol parameter TBM: Menyesuaikan tekanan muka, kecepatan penggalian, dan volume pengisian untuk meminimalkan gangguan pada tanah sekitar.
- Backfilling dengan pea-gravel dan grouting: Mengisi rongga antara lining dan tanah dengan kerikil halus dan grouting untuk meningkatkan stabilitas dan mencegah deformasi berlebih.
- Bottom grouting: Menguatkan bagian bawah terowongan operasional untuk menahan uplift dan perubahan gaya internal.
- Monitoring real-time: Penggunaan sistem monitoring otomatis untuk mendeteksi perubahan deformasi dan gaya dalam secara langsung selama proses konstruksi.
Kritik dan Komparasi dengan Penelitian Lain
Penelitian ini unggul dalam menggabungkan data lapangan dengan simulasi numerik, memberikan gambaran komprehensif mengenai risiko dan solusi yang dapat diterapkan. Namun, pendekatan ini masih memiliki keterbatasan:
- Generalisasi solusi: Setiap proyek memiliki kondisi geologi dan struktur yang unik, sehingga solusi dari studi ini perlu disesuaikan dengan kondisi lokal.
- Kurangnya analisis biaya: Penelitian lebih menekankan aspek teknis, sementara keputusan di lapangan sering kali dipengaruhi oleh pertimbangan ekonomi.
- Perbandingan internasional: Studi ini dapat diperkaya dengan membandingkan hasilnya dengan kasus serupa di negara lain, misalnya penerapan teknologi monitoring otomatis di Jepang atau sistem penguatan struktur di Eropa.
Relevansi dengan Tren Industri dan Pembelajaran Digital
Topik ini sangat relevan dengan tren global di bidang konstruksi infrastruktur dan smart city. Penggunaan simulasi numerik, monitoring otomatis, dan penguatan struktur berbasis data adalah bagian dari transformasi digital di sektor konstruksi. Untuk platform pembelajaran, artikel ini juga menjadi contoh pembelajaran berbasis studi kasus nyata yang mengintegrasikan teori, simulasi, dan aplikasi lapangan.
Opini dan Rekomendasi
Penelitian ini sangat direkomendasikan bagi para insinyur sipil, manajer proyek, dan pemangku kepentingan di bidang infrastruktur perkotaan. Studi ini tidak hanya memberikan solusi teknis, tetapi juga menekankan pentingnya kolaborasi antara tim lapangan dan tim analisis untuk memastikan keselamatan dan keberlanjutan proyek. Untuk pengembangan ke depan, integrasi machine learning dalam monitoring dan prediksi deformasi struktur dapat menjadi terobosan berikutnya.
Kesimpulan
Konstruksi TBM di atas terowongan operasional adalah tantangan besar yang membutuhkan pendekatan multidisiplin. Studi kasus Chongqing Rail Transit Line 5 membuktikan bahwa kombinasi inspeksi lapangan, simulasi numerik, dan pengendalian parameter konstruksi dapat secara signifikan mengurangi risiko kerusakan struktur lama. Solusi yang ditawarkan dapat menjadi acuan berharga bagi proyek-proyek serupa di masa depan, baik di Tiongkok maupun di negara lain yang menghadapi tantangan serupa.
Sumber : Lu F, Li L, Chen Z, Liu M, Li P, Gao X, Ji C, Gong L (2023), Risk analysis and countermeasures of TBM tunnelling over the operational tunnel. Front. Earth Sci. 11:1103405. doi: 10.3389/feart.2023.1103405