## ANALISA METODE PENGGALIAN TEROWONGAN JALAN TOL PEKANBARU – PADANG

## Oleh : Rikal Andani
Staf Pengajar Prodi Teknik Konstruksi Jalan dan Jembatan, Politeknik Pekerjaan Umum Jl. Prof. H. Soedarto, SH. Tembalang Semarang
E-mail : rikal.andani@pu.go.id

## Abstrak
Pada  perencanaan  pembangunan  Jalan  Tol  Pekanbaru  –  Padang,  terdapat  rencana  pembangunan terowongan, dimana dalam perencanaan terowongan diperlukan data kondisi geologi di permukaan dan bawah permukaan. Nilai kualitas massa batuan sebagai salah satu hasil penyelidikan geologi digunakan dalam  desain  metode  penggalian  terowongan  dimana  jenis  batuan  yang  didapatkan  dari  daerah penelitian  adalah  batupasir  kuarsa  dengan  sisipan  batulanau  yang  memiliki  tingkat  pelapukan  rendah hingga sangat tinggi. Analisis metode penggalian  menggunakan ketentuan Pettifier dan Fookes (1994) dan  Japan  Society  of  Civil  Engineers  (JSCE,  2007),  dimana  dalam  analisa  tersebut  diperlukan parameter  parameter  batuan  dan  tanah  seperti  nilai  Rock  Mass  Rating  (RMR)  batuan  permukaan  dan bawah  permukaan,  pekerjaan  laboratorium  tanah  dan  batuan  berupa  indeks  properties,  petrografi batuan, dan  point  load  test. Dari  hasil  analisis  didapatkan  metode  penggalian  yang  tepat  adalah  Easy Ripping,  Hard  Ripping  dan  Very  Hard  Ripping  dengan  peralatan  yang  direkomendasikan  adalah excavator  dan  road  header.  (Pettifer  and  Fokes,  1994).  Tahapan  penggalian  terowongan  mengacu kepada JSCE (2007) adalah kriteria C1, C2, D1 dan D2
Kata Kunci : penggalian terowongan, rock mass rating

## Abstract
In the Design for the construction of the Pekanbaru  – Padang Toll Road, there is a tunnel construction plan, in which tunnel design requires data of geological on the surface and below the surface. Value of rock  mass  quality  as  one  of  the  results  of  geological  investigations  is  used  in  the  design  of  the  tunnel excavation method where the rock type obtained from the study area is quartz sandstone with siltstone insertion which has a low to very high weathering rate. The analysis of the excavations method uses the provisions of Pettifier and Fookes (1994) and Japan Society of Civil Engineers (JSCE, 2007), where the analysis  requires  rock  and  soil  parameters  such  as  the  rock  mass  rating  (RMR)  for  surface  and subsurface rocks, soil and rock laboratory work in the form of properties index, petrographic rocks, and point  load  test.  From  the  analysis,  it  was  found  that  the  proper  excavation  method  were  easy  ripiing, hard  ripping  and  very  hard  ripping  with  the  recommended  equipment  being  excavators  and  road headers. The stages of tunnel excavation referring to JSCE are the criteria for C1, C2, D1 and D2

## Keyword : Tunnel excavation, rock mass rating

## 1. Pendahuluan
Lima  buah  Terowongan  direncanakan akan  dibangun  untuk  memperpendek  trase jalan  tol  Pekanbaru  –  Padang  yang melewati  Bukit  Barisan  dari  simpang susun  Payakumbuh  ke  simpang  susun Pangkalan.  Terowongan  1  (satu)  yang merupakan  obyek  pada  penelitian  ini terletak  pada  Sta  121+150  –  Sta  122+920, yang  dapat  dicapai  dari  Kota  Padang dengan  waktu  kurang  lebih  4  jam  dengan memakai kendaraan roda 4.
Pengujian  laboratorium  pada  batuan  inti dari  hasil borehole seperti  ultrasonic velocity  test,  direct  shear,  triaxial  test  dan uniaxial compression test telah dilaksanakan  oleh  PT.  Hutama  Karya (Persero) TBK selaku kontraktor pelaksana pembangunan jalan tol Padang – Pekanbaru  dan  parameter  parameter  yang didapatkan  dalam  pengujian  tersebut  akan digunakan  dalam  analisa  perancangan metode penggalian terowongan satu ini

## 2.   Tinjauan Pustaka

## 2.1  Rock Mass Rating (RMR)
RMR  atau  biasa  dikenal  juga  sebagai
Geomechanics  Classification  telah  banyak dimodifikasi setelah mendapatkan informasi  dan  studi  kasus  baru  sehingga dapat  sesuai  dengan  prosedur  dan  standar international. RMR terdiri dari 5 parameter utama  dan  1  parameter  pengontrol  untuk Uniaxial  Compressive  Strength  (UCS), yaitu:
a. Kuat tekan batuan utuh (UCS)
b. Rock Quality Designation (RQD)
c. Jarak diskontinu / kekar
d. Kondisi diskontinu / kekar
e. Kondisi air tanah
f. Koreksi bila diperlukan, terhadap orientasi diskontinuitas / kekar
Parameter  –  paramater  tersebut  diberikan nilai  pembobotan  sesuai  dengan  hasil investigasi  lapangan  yang  dilakukan,  dan kemudian  dilakukan  perhitungan  dari  nilai parameter – parameter tersebut.

## 2.2  Metode Ekskavasi
Dalam  penelitian  ini,  metode  yang digunakan  dalam  penentuan  dan  penilaian metode  penggalian  pada  suatu  batuan mengacu  kepada  grafik  ekskavabilitas yang telah direvisi oleh Pettifer dan Fookes (1994)  dan  mengacu  kepada  JSCE  (2007) yang  membagi  setiap  tahapan  penggalian. Pada grafik ekskavabilitas ini
mempertimbangkan  tipe  dari  peralatan ekskavasi dan  persyaratan  parameter geologi teknik seperti indeks spasi diskontinuitas  (If)  dan  indeks  kekuatan point  load  (Is(50))  yang  diambil  dari  uji laboratorium.  Persamaan  yang  dipakai adalah:
𝐼 𝑓 = 3 𝐽 𝑣 ……………………………….(1)
𝐽 𝑣 = 1 𝑆 1 + 1 𝑆 2 + 1 𝑆 3 ……………………… (2)
Dimana : If
= indeks spasi diskontinutias Jv = jumlah dari volumetric joint
S1, S2, S3  = spasi diskontinuitas dari joint set

## 3.   Metodologi Penelitian 3.1  Lokasi Penelitian
Lokasi  penelitian  terletak  di  Jorong Aia  Putiah  dan  Jorong  Buluah  Kasok, Kenagarian  Sarilamak,  Kecamatan  Harau, Kabupaten  Limapuluh  Kota  Provinsi Sumatera
Barat dengan koordinat 100°41’59” BT - 100°45’4” BT.
Gambar 1. Peta lokasi terowongan 1, jalan tol Padang – Pekanbaru

## 3.2  Diagram Alur Penelitian
Data penelitian dikelompokan menjadi 2 (dua) macam yaitu : data primer dan data sekunder. Kedua data akan menjadi bagian penting  dalam  analisis  dan  pembahasan sehingga dapat mencapai tujuan penelitian. Berikut  tahapan  penelitian  dalam  bentuk diagram alur penelitian

## 4.   Hasil dan Pembahasan 4.1  Rock Mass Rating
Penentuan  kualitas  massa  batuan  di bawah  permukaan  pada  penelitian  ini menggunakan  dua  jenis  data,  yaitu  data kualitas  massa  batuan  inti  dari  hasil borehole  dan  data  pengujian  seismik refraksi.
Dari hasil pengujian batuan inti pada sample borehole didapatkan  bahwa  jenis  batuan pada  daerah  penelitian  adalah  berjenis batupasir kuarsa dengan sisipan batulanau, dimana batuan jenis ini memiliki kekuatan yang  cukup  baik  dengan  nilai Unconfined Compressive  Strength (UCS)  yang  di ambil rerata sebagai nilai qu sebesar 13,83 MPa
Kondisi  lapisan  bawah  permukaan  hasil dari  pengujian  seismik  refraksi  yang dilakukan  pada center  line di  atas  rencana trase  terowongan  satu  jalan  tol  Padang  - Pekanbaru  diintrepretasikan  pada  gambar berikut ini :
Gambar 3. Hasil Intrepretasi Lapisan Bawah Permukaan Dengan Seismik Refraksi Jalur Terowongan 1 Ruas Jalan Tol Padang – Pekanbaru (PT. Elnusa, 2018)
Warna  yang  ditunjukan  dari  Hasil  seismik refraksi menggambarkan tingkat kekerasan dan  kualitas  batuan  pada  terowongan dimana  warna  merah  menggambarkan lapisan batuan keras sampai dengan warna biru  tua  yang  menggambarkan  lapisan batuan lapuk.
Interpretasi  yang  dituangkan  dalam  warna pada gambar di atas berdasarkan klasifikasi Japan Road Association
(JRA,2002), dimana warna
dinterpretasikan  dari  nilai  gelombang primer  (Vp)  hasil  pengujian  seismic refraksi yang bervariasi dari 0 sampai 5,60 Km/s.
Melalui  persamaan  empirik  oleh  Barton (2007) yang memformulasikan nilai kecepatan  gelombang  primer  seismik refraksi  (Vp)  dan  nilai  qu  rata  –  rata  dari hasil pengujian batuan inti sample borehole menjadi  nilai  kualitas  massa batuan  berupa Q  value dan  kemudian setelah Q  value telah  didapatkan    nilai RMR  (Barton,  1995)  dan  nilai  GSI (Bieniawski,  1989  &  Barton,  1974)  dapat dihitung,  sehingga  gambar  lapisan  batuan hasil  interpretasi  seismik  refraksi  di  atas dapat  digambarkan  kembali  berdasarkan nilai RMR sebagai berikut:
Gambar 4. Lapisan Bawah Permukaan
Terowongan 1 Ruas Jalan Tol Padang – Pekanbaru berdasarkan nilai RMR Hasil perhitungan RMR yang
digambarkan  dalam  gambar  4  di  atas, membagi  satuan  massa  batuan  yang  ada pada  rencana  terowongan  satu  menjadi lima satuan massa batuan yaitu:
a. Sangat jelek (nilai RMR < 20)
b. Jelek (nilai RMR 20-40)
c. Sedang (nilai RMR 40-60)
d. Baik (nilai RMR 60-80)
e. Sangat baik (nilai RMR 80-100)

## 4.2  Metode Ekskavasi
Grafik ekskavabilitas oleh Pettifer dan Fokes,  1994  dijadikan  acuan  dalam penentuan metode ekskavasi pada penelitian  ini.  Parameter  yang  digunakan dalam penentuan metode ekskavasi terowongan  adalah  data  singkapan  batuan permukaan  di  daerah  penelitian  yang memiliki  nilai  indeks  kekuatan point  load (I s(50) )  dan  indeks  spasi  dikontinuitas  (I f ). Hasil  yang  didapatkan  dari  analisis  ini adalah  metode  penggalian  dan  tipe  dari
peralatan penggalian pada bukaan terowongan.
Berdasarkan  hasil  analisis  dari  beberapa STA  yang  terdapat  variasi  jumlah  kekar dan  nilai point  loadnya, dimana  kemudian diplot  dalam  grafik  ekskavabilitas  maka dapat disimpulkan bahwa metode ekskavasi  yang  dapat  dilakukan  pada bukaan  terowongan  di  daerah  studi  adalah menggunakan metode Easy Ripping, Hard Ripping  dan  Very  Hard  Ripping. Metode ini  biasa  dilakukan  pada  massa  batuan yang  memiliki  kuat  tekan  atau  sifat keteknikan relatif sedang.
Tabel 1. Parameter analisis metode penggalian
Gambar 5. Grafik ekskavabilitas terowongan satu jalan tol Pekanbaru –
Berdasarkan  hasil  ploting  pada  grafik ekskavabilitas  (Pettifer  dan  Fokes,  1994), didapatkan  metode  ekskavasi  terowongan yang sesuai pada daerah penelitian dengan menggunakan  cara Easy  Ripping,  Hard Ripping  dan  Very  Hard  Ripping dengan peralatan  yang  direkomendasikan  yaitu excavator atau road header.
Dari  hasil  perhitungan  RMR  atau kualitas  massa  batuan  hasil  interpretasi gelombang  primer  (Vp)  pengujian  seismic refraksi  pada  jalur  terowongan,  yang dimasukan  kedalam  ketentuan  dari  JSCE (2007)  didapatkan  bahwa  terowongan berada pada kategori C1, C2, D1 dan D2. Kategori C1 dan C2 menurut JSCE (2007) adalah  kondisi  dimana  kekuatan  batuan lebih besar daripada beban yang disebabkan  oleh  penerowongan  sehingga batuan  pada  kategori  ini  mempunyai kemampuan  untuk  menyangga  muka bidang penggalian. Sedangkan kategori D1 dan  D2  menurut    JSCE  (2007)  adalah kondisi  dimana  kekuatan  batuan  lebih besar daripada beban yang disebabkan oleh penerowongan,  sehingga  deformasi  plastis dan deformasi elastis akan terjadi sebagaian. Hal ini juga akan menyebabkan muka  galian  menjadi  tidak  stabil  dan memerlukan  tahapan  penggalian  yang lebih  banyak  daripada  kategori  batuan  C1 dan C2.
Tabel 2. Klasifikasi dan
Karakteristik Metode Penggalian
Terowongan (JSCE, 2007)
Untuk  kategori  C1  dan  C2  tahapan penggalian  dilakukan  dengan  dua  tahapan penggalian  ( bench) dimana  penggalian terowongan  dilakukan  pada  setengah bagian  atas  terlebih  dahulu  (1)  kemudian setelah  itu  penggalian  dilakukan  pada
No Lokasi Pengamatan I s(50) I f 1 Sta 1 3,48 0,23 2 Sta 3 7,62 0,37 3 Sta 6 9,35 0,32 4 Sta 7 2,02 0,32 5 Sta 8 7,21 0,38 6 Sta 10 1,78 0,20 7 Sta 13 5,63 0,38 8 Sta 16 3,22 0,13 9 Sta 20 11,20 0,07 10 Sta 22 0,10 0,15 11 Sta 23 13,66 0,24 12 Sta 25 1,85 0,24 13 Sta 30 6,64 0,20 14 Sta 31 7,64 0,12 15 Sta 35 14,14 0,12
bagian bawah  (2) dengan panjang bench 2 m Sampai dengan 4m
Gambar 6. Pembagian muka bidang galian pada kategori batuan C1 dan C2 (JSCE,
2007)
Sedangkan  untuk  kategori  D1  dan  D2 tahapan  dilakukan  dengan  tiga  tahapan bench dimana seperti pada kategori C1 dan C2, penggalian dilakukan bertahap dengan cara  sepertiga  bagian  atas  digali  terlebih dahulu kemudian secara bertahap dilakukan penggalian kembali untuk bagian dibawahnya.
Gambar 7. Pembagian muka bidang galian pad akategori batuan D1 dan D2 (JSCE,
2007)

## 5.   Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
Metode  ekskavasi  bukaan  terowongan yang  tepat  untuk  daerah  penelitian  adalah dengan menggunakan metode Easy Ripping,  Hard  Ripping  dan  Very  Hard Ripping . Untuk
peralatan yang direkomendasikan  yaitu excavator dan road header . Tahapan penggalian menggunakan metode bench sesuai dengan ketentuan dari JSCE (2007), pada kategori batuan  C1  dan  C2  dilakukan  penggalian dengan  dua bench .  Dan  pada  kategori  D1 dan D2 dilakukan dengan tiga bench .

## 5.2  Saran
Perhitungan  ini  dapat  dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan perhitungan  kestabilan  dan  perkuatan
terowongan  dan  portal  terowongan  agar desain terowongan satu jalan tol Pekanbaru –  Padang  ini  dapat  diterapkan  dalam konstruksi terowongan.
DAFTAR PUSTAKA Barton, Nick, et al. Engineering Clasification  of  Rock  Masses  For
The Design of Tunnel Support, 1974 Barton,  Nick,  The  Influence  of  Joint Properties in Modelling Jointed Rock Mass. 1995
Barton,  Nick.  Rock  Mass  Characterization for  Excavations  in  Mining  and  Civil Enineering, 2007
Biniawsky,  Z.T.  Engineering  Rock  Mass
Clasification  Mining  and  Mineral Resources Research Institute. Pennsylvania State University, 1989 Desyanti,  Ariestianty,  Susy  K.,  Aldiamar, F.  2012.  Naskah  ilmiah  :  kajian Perencanaan dan Pelaksanaan Terowongan  Pada  Media  Campuran Tanah – Batuan. Pusat Penelitian dan Pengembangan  Jalan  dan  Jembatan, Kementerian Pekerjaan Umum. Elnusa  (Tbk)  PT,  Final  Report  Jasa Geological Boring Survey & Seismic Refraction  Survey  Jalan  Tol  Ruas Pekanbaru – Padang (Seksi Pangkalan  –  Payakumbuh).  Jakarta  :
Tidak dipublikasikan, 2018 FHWA.  2009.  Technical  Manual  for Design  and  Construction  of  Road Tunnels  –  Civil  Elements.  FHWA- NHI-10-034, December
Japan  Societyof  Civil  Enngineers  (JSCE).
2007.  Standard  Spesifications  for Tunneling-2006 : Mountain Tunnels. Tokyo ; JSCE Pettifer, G.S., Fookes, P.G. “A Revision of the  Graphical  Method  forAssessing The Excavatability of Rock.
“Quarterly  Journal  of  Engineering Geology 27 (1994): 145-164
Silitonga.  P.H  dan  Kastowo.  Peta  Geologi Lembar  Solok,  Sumatera,  Skala 1:250.000, 1 lembar. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, 1995