Membuat Terowongan tanpa Galian Dengan Microtunneling

Terowongan adalah struktur bawah tanah yang mempunyai panjang lebih dari lebar penampang galiannya, dan mempunyai gradien memanjang kurang dari 15%. Terowongan umunya tertutup di seluruh sisi kecuali di kedua ujungnya yang terbuka pada lingkungan luar.

Terowongan umumnya dibuat melalui berbagai jenis lapisan tanah dan bebatuan sehingga metode konstruksi pembuatan terowongan tergantung dari keadaan tanah. Geologi merupakan faktor terpenting dalam menentukan jenis, bentuk dan biaya terowongan, pelaksanaan terowongan akan menemui tingkat ketidak pastian yang tinggi jika data kondisi batuan atau tanah disekitar terowongan tidak lengkap. Sebelum pelaksanaan terowongan, pada umumnya akan dilakukan penyelidikan geologi teknik menggunakan berbagai macam metode.

Tujuan umum dibuatnya sebuah terowongan adalah untuk menjamin transportasi langsung dari barang atau penumpang atau material lainnya menembus rintangan alam dan aktifitas manusia. Terowongan dibuat menembus gunung, di bawah sungai, laut, pemukiman, gedung- gedung atau jalan raya. Berguna untuk sarana tranportasi, hidro power, jaringan listrik, gas, saluran pembuangan dan lain-lain.

Dalam pelaksanaan penggalian terowongan, pertama kali yang dilakukan adalah membuat terowongan uji di bagian hulu dan hilir terowongan tersebut ntuk selanjutnya terowongan uji ini dapat dibuat untuk pembuatan portal terowongan (tunnel portal).

Pipe Jacking | encrypted-tbn0.gstatic.com

Metode konstruksi yang lazim digunakan dalam pembuatan terowongan antara lain : Cut and Cover System, Pipe Jacking System (Micro Tunneling), Tunneling Bor Machine (TBM), New Austrian Tunneling Method (NATM), Immersed-Tube Tunneling System, dan Microtunneling. Menurut Paulus P Raharjo (2004) bahwa terowongan transportasi bawah kota merupakan grup tersendiri diantara terowongan lalu–lintas, dapat berupa terowongan kereta api maupun terowongan jalan raya. Dalam tahap konstruksinya, terowongan memerlukan pengawasan yang lebih, karena adanya sedikit kesalahan metode atau sequence of work dapat mengakibatkan keruntuhan.

Pengertian Microtunneling & Jacking Pipe

Microtunelling pertama kali dikembangkan oleh bangsa Jepang pada awal tahun 1970-an untuk melakukan penggantian saluran terbuka di daerah kota dengan pipa gravitasi yang dipasang di bawah tanah.

Dengan menggunakan metode microtunneling kita dapat memasang pipa dalam kondisi tanah yang berada jauh dari permukaan air. Pada tahun 1979, miniatur pertama Mesin Bor Terowongan dikembangkan oleh Jepang, dan beberapa tahun kemudian dikembangkan oleh Jerman. Perkembangan mesin ini sebagai dasar pembuatan microtunneling.

Microtunneling adalah metode konstruksi tanpa galian menggunakan mesin bor (Microtunnel Boring Machines, MTBM) dan dikombinasikan dengan teknik pipe jacking.

Pipe jacking adalah suatu teknik dalam pemasangan pipa dengan mendorong pipa pra cetak ke dalam tanah dari sebuah lubang vertikal/pit. Pipe jacking merupakan suatu metode pemasangan pipa tanpa galian (trenchless technology). Metode microtunneling menggunakan sistem remote-controlled jacking yang menyediakan continuous support pada excavation face dengan menerapkan tekanan mekanis atau cairan untuk menyeimbangkan tekanan air tanah dan bumi.

Microtunneling membutuhkan poros jacking shaft dan reception shaft pada ujung-ujung setiap drive. Proses microtunneling adalah operasi cyclic pipe jacking. MTBM didorong ke bumi dengan hydraulic jack yang terpasang pada poros jacking. Jack kemudian ditarik kemudian slurry lines dan kabel kontrol terputus. Sebuah pipa diturunkan ke poros dan disisipkan di antara frame jacking dan MTBM atau pipa jack sebelumnya.

Sambungan Slurry lines dan kabel listrik dan kabel kontrol dibuat dan pipa serta MTBM dimajukan. Proses ini diulang sampai MTBM mencapai reception shaft.

Selama penyelesaian, MTBM dan peralatan diambil dan dilepas dari pipa. Jacking pipa adalah teknik dalam usaha pemasangan pipa dengan mendorong pipa pracetak ke dalam tanah dari sebuah lubang vertikal/pit.

Untuk penempatan pipa dalam bentuk lapisan gandapass menggunakan casing sementara, yang akan dibuang dan diganti dengan pipa permanen. Salah satu jenis pipa yang dipasang adalah pipa baja. Jenis pipa baja dipasang oleh pipa jacking atau microtunneling akan bervariasi tergantung pada aplikasi. Pipa baja dapat berfungsi sebagai bungkus untuk jalur operator lain, atau mungkin berfungsi sebagai pipa pembawa langsung untuk air,gas, saluran pembuangan saniter, atau produk cairan lainnya.

Pada saat ini microtunneling adalah metode yang paling akurat dalam memasang pipa. Tingkat akurasi alinemen dan level hingga hanya 50 mm sudah merupakan hal yang biasa dilakukan dengan metode ini. Ini adalah suatu hal yang sungguh-sungguh penting dan sangat berpengaruh jika ingin memasang pipa baru pada daerah/area di mana terdapat utilitas-utilitas yang telah terpasang dengan tingkat kepadatan tinggi atau di kota kota besar. Yang membedakannya dari proses pemasangan pipa lainnya adalah metode microtunneling sudah tidak lagi memerlukan orang yang rutin bekerja di dalam terowongannya. Keuntungan Teknologi Tanpa Galian (Trenchless Technology) :

1. Tidak ada galian terbuka, pipa dipasang tanpa publik mengetahuinya
2. Kota-kota dan bentang alam tidak terpengaruh oleh pekerjaan konstruksi
3. Penurunan level air,yang mempengaruhi vegetasi, dapat dicegah
4. Jumlah dari tanah yang dibutuhkan untuk digali dan dibuang secara perbandingan ialah kecil.
5. Tidak dibutuhkan gudang penyimpanan khusus untuk material dan alat
6. Lalu lintas jalan tidak terganggu
7. Pipa dapat dipasang di keadaan cuaca apapun
8. Pemukiman dan alam terlindungi dari polusi suara, debu/kotoran, dan getaran
9. Secara substantial terdapat sedikit kerusakan yang terjadi dibandingkan dengan metode opencut
10. Emisi karbon sangat rendah selama konstruksi dan kemacetan lalu lintas dapat dicegah

Ilustrasi Metode Microtunneling | Sumber:krita.in/images/slides/slide-002.jpg

Fungsi dan Cara Kerja Microtunneling

Fungsi dari microtunneling adalah untuk melakukan pembangunan terowongan kecil yang menggunakan mesin bor (Microtunnel Boring Machines, MTBM) serta dikombinasikan dengan teknik jacking pipa (teknik dalam usaha pemasangan pipa dengan mendorong pipa pra-cetak ke dalam tanah dari sebuah lubang vertikal/pit) untuk memasang pipa di bawah tanah dalam sekali driving.

Proses ini dilakukan dengan tujuan menghindari melakukan galian terbuka untuk memasang pipa yang dapat mengakibatkan gangguan ekstrem pada lingkungan pada struktur atas atau permukaan. Di seluruh dunia saat ini, microtunneling telah digunakan untuk memasang pipa dari yang berukuran 20 sentimeter hingga 3 meter sehingga definisi dari mikro di dalam kata microtunneling sudah tidak menunjukkan ukurannya lagi.

Dengan menggunakan teknologi ini, kita dapat dengan mudah membangun terowongan-terowongan untuk membuat saluran air agar berkurangnya daerah-daerah yang terkena banjir karena saluran airnya terhambat sampah dan lain-lain.

Selain mudah, metode ini juga sangat efisien karena metode microtunneling sudah tidak lagi memerlukan orang yang rutin bekerja di dalam terowongannya, sehingga akan meminimalisir pekerja yang terlibat di pembuatan terowongannya. Dalam menggunakan metode microtunneling ini membutuhkan kombinasi dengan teknik jacking pipa. Mesin kemudi jack terowongan dikontrol jarak jauh dari permukaan.

Pengaturan peralatan dan ruang kontrol untuk remote control microtunneling biasanya pada permukaan tanah baik secara langsung diatas atau berdekatan dengan poros starter. Semua pekerjaan dibawa keluar dari gudang penyimpanan dan shaft dengan hanya 2 atau 3 pekerja untuk keseluruhan operasi. Jarak maksimum jacking dari satu poros starter sekitar 1500 kaki. Perkembangan selanjutnya harus memungkinkan pemanjangan jarak yang harus digali dari poros tunggal.

Penerapan Microtunnel pada Konstruksi Tambang

Sebuah proyek terletak di Kabupaten Kutai Timur dengan luasan sekitar 92 ribu hektar. PT.KPC memiliki dua kawasan operasi penambangan Sangatta dan Bengalon. Salah satu rencana pengembangan lokasi penambangan di tahun 2012 adalah Pit Inul East. Di lokasi rencana Pit Inul East tersebut terdapat dua anak sungai Pinang yang mengalir melalui bagian tengah pit dari arah Barat Daya ke arah Timur Laut.

Debit normal anak sungai Pinang di lokasi dimaksud saat ini sekitar 0,8m3/detik, sedangkan debit banjirnya lebih sekitar 54,87 m3/dtk dan akan meningkat menjadi sekitar 81.92 m3/detik pada akhir tahun 2015. Distribusi debit bisa diidentifikasi dari perbandingan persentase luas DAS (catchment area). Salah satu alternative yang paling baik (dari segi ekonomi maupun lingkungan) untuk memindahkan keberadaan sungai yaitu dengan membuat sebuah tunnel / terowongan.

Penggunaan Microtunneling | Sumber :wartakutim.co.id

PT Kaltim Prima Coal (KPC), menciptakan sejarah baru dalam dunia pertambangan Indonesia dan bahkan mungkin di dunia. Melalui kolaborasi sejumlah Engineer handal pada Departemen Mining Services, Mine Planning, Geotechnical Section dan PT Wijaya Karya, sebuah terowongan sepanjang 256 meter berhasil dibangun menggunakan teknologi microtunneling, di Pit Inul East, di tambang Hatari. Awalnya dari beberapa opsi untuk mengalihkan air tambang yang menuju Pit Inul East, air harus dialihkan.

Kalau tidak, pit bisa banjir dan tidak bisa berproduksi. Risiko kian besar ketika curah hujan tinggi. Pompa tak akan mampu menanggulangi Setelah melalui pengkajian, muncullah empat opsi pengalihan air tambang. Yaitu pembuatan kanal besar (open cannal), terowongan besar dengan teknik bor manual dan blasting (peledakan), penggunaan pompa, serta microtunneling (terowongan mikro). Beberapa kali konsultasi dengan Chief Operating Officer (COO), dilakukan dan atasan pun meminta dilaksanakannya "opsi eksperimental" tersebut.

Setelah mempertimbangkan berbagai aspek, COO meminta melanjutkan pekerjaan dengan microtunneling karena opsi kanal dinilai jauh lebih mahal dan berisiko.Jadi, resmilah keputusan pembangunan terowongan pada ketinggian 38 meter di atas permukaan laut (launch pit) dan 33 meter (reception pit). Rancangan basic design dilakukan PT.KPC, sedangkan Detail Engineering Design (DED) dan pembangunan microtunneling dilaksanakan PT Wijaya Karya.

General Manager MOD PT KPC Hendro Ichwanto merinci, bagian dalam proyek microtunneling itu memiliki diameter 1,8 meter dan bagian luarnya 2,12 meter. Sementara mutu beton untuk pipa adalah beton k-700. Pekerjaan diawali dengan pembuatan lubang dorong (drive shaft) yang dilanjutkan pengecoran. Setelah itu, instalasi mesin bor (MTBM unit) dipersiapkan (pit bottom set up). Lalu disiapkan lubang dorongnya dan menginstalasi dongkrak horizontalnya (jack hidraulic). Dilanjutkan proses instalasi bor MTBM (berbentuk silinder), pemasangan ring dorong, serta instalasi kabel dan pipa air plus lumpur. Setelah itu, pipa beton pun diturunkan.

Pipa yang digunakan khusus tipe 5 yang tahan asam dengan ukuran panjang 2,43 meter. Setiap mesin bor maju, ruang yang kosong langsung diisi dengan pipa beton. Pipa itu didorong dengan dongkrak horizontal. Perhitungan gaya dorong dongkraknya harus pas. Kalau terlalu lemah, pipa tidak maju. Sedangkan kalau terlalu kuat, beton yang menopang bisa pecah. Saat pemboran dilakukan, material yang disemprot dengan air kemudian saling bercampur menjadi lumpur. Lumpur ini disalurkan ke kolam khusus sedimen pond.

Air di kolam ini juga dimanfaatkan kembali untuk penyemprotan. Konstruksi tunnel menggunakan tipe MTBM Slurry, material hasil pengeboran ditransportasikan dalam bentuk slurry (lumpur) ke luar permukaan tanah menggunakan pompa. Metode ini jauh lebih canggih daripada MTBM tipe Earth Preassure Balance.

Sementara itu, terkait data teknis konstruksi terowongan, direncanakan mampu mengalirkan debit air sebesar kurang lebih 54,87 meter kubik per detik."Ini adalah tonggak sejarah dalam dunia pertambangan. Kalau dulu kita harus mengupas begitu banyak tanah untuk mengalihkan air tambang, sekarang cukup dibor.

Teknologi ini lebih efisien secara biaya dan lebih ramah lingkungan karena tidak perlu mengupas tanah di atasnya,ö kata R. Utoro, Chief Operating Officer (COO) KPC. Utoro lebih lanjut mengatakan, alternatif proyek pengalihan air di Inul East sebenarnya cukup banyak.

Namun microtunneling dipilih karena dinilai lebih ramah lingkungan, lebih efisien, dan bagi dunia tambang, proyek itu merupakan kali pertama dilakukan. Sementara Senior Engineer Civil, Departemen Mining Services Sahrial Nugroho mengatakan, konstruksi Utoro Tunnel menggunakan tipe Microtunnel Boring Machines (MTBM) Slurry. Pada tipe ini, material hasil pengeboran ditansportasikan dalam bentuk slurry (lumpur) ke luar permukaan tanah menggunakan pompa. Metode ini jauh lebih canggih daripada MTBM tipe Earth Preassure Balance.

Selain lebih canggih, metode ini juga lebih aman karena selama proses pengeboran, tidak memerlukan orang yang rutin bekerja di dalam terowongan karena hamper semua dikendalikan melalui control room di atas permukaan tanah.

Microtunnel Bor Machine | Sumber: assets-a2.kompasiana.com

General Manager PT Wijaya Karya (WIKA) Indonesia Adhyasa Yutono mengatakan, proyek microtunneling di KPC ini merupakan karya pertama WIKA di Indonesia dan merupakan microtunnel pertama di dunia tambang."Ini adalah microtunneling pertama yang diselesaikan oleh WIKA. Karena itu proyek di KPC ini kebanggaan WIKA.

Banyak Engineer kami yang belajar di proyek ini, sebab nanti akan membangun banyak proyek sejenis di Indonesia” Adapun masa konstruksinya adalah empat bulan dari lima setengah bulan yang direncanakan, mulai 1 Agustus -2 Desember 2014. Proyek monumental itu akhirnya diabadikan dengan nama Tunnel Utoro, untuk menghargai pengabdian COO KPC R. Utoro, yang memasuki masa pensiun pada 15 Desember 2014.
Penulis: Muhammad Yandri, ST.
Daftar Pustaka :
Brostito, Abi. 2014 .Metode dan Klasifikasi Terowongan. Universitas Borneo Tarakan.www.academia.edu/5543015/Metode_dan_Klasifikas i_Terowongan
Chered, Kholis.. 2014. Alihkan Air Tambang Menuju Pit Agar tak Banjir. kaltim.tribunnews.com/2014/12/13/alihkan-air-tambangmenuju- pit-agar-tak-banjir?page=all.
Ramalia. 2014 .Makalah Tunnel. Universitas Mercu Buana. www.coursehero.com/file/20873178/Makalah-Tunnel/