Pendahuluan
Tunneling di wilayah perkotaan dengan tanah lunak seperti lempung atau pasir rentan menyebabkan penurunan permukaan (subsidence) dan keruntuhan tanah. Paper ini mengeksplorasi pengaruh tekanan wajah (face pressure) dan grouting pressure terhadap stabilitas terowongan menggunakan simulasi numerik PLAXIS-3D. Studi ini memberikan wawasan kritis untuk insinyur geoteknik dalam mengoptimalkan desain terowongan.
Metodologi & Studi Kasus
Penelitian ini memodelkan terowongan dengan diameter 9 meter pada kedalaman 12 meter di bawah permukaan tanah. Profil tanah terdiri dari lempung atas (upper clay), lempung bawah (lower clay), dan pasir kaku (stiff sand). Parameter utama yang dianalisis:
- Tekanan wajah (60–410 kPa).
- Tekanan grouting (70–120 kPa).
- Overload factor (N) yang menghubungkan tekanan dukungan dengan kekuatan geser tanah.
Hasil Simulasi:
1. Tekanan Wajah Rendah (N=3, 60 kPa):
- Penurunan tanah mencapai 5.930 mm.
- Pergeseran horizontal 10.975 mm ke dalam terowongan → risiko keruntuhan.
2. Tekanan Optimal (N=1, 200 kPa):
- Penurunan hanya 642 mm dengan heave 5.774 mm.
- Keseimbangan tercapai saat tekanan mendekati tekanan tanah lateral.
3. Tekanan Berlebihan (N=-2, 410 kPa):
- Heave ekstrem (43.442 mm) → deformasi tanah tidak terkendali.
Pengaruh Grouting Pressure
Grouting di celah antara lining terowongan dan TBM mengurangi penurunan tanah. Hasil simulasi menunjukkan:
- Grout 70 kPa: Penurunan 2.939 mm + heave 5.547 mm.
- Grout 110 kPa (optimal): Heave terkontrol 6.006 mm, tanpa penurunan.
- Grout 120 kPa: Heave meningkat 6.750 mm → tekanan berlebih.
Kesimpulan: Kombinasi tekanan wajah 200 kPa dan grout 110 kPa menghasilkan stabilitas maksimal.
Implikasi Praktis
1. Desain EPB Shield: Tekanan wajah harus dihitung berdasarkan kekuatan geser tanah dan kedalaman terowongan.
2. Pemantauan Real-Time: Sensor tekanan wajah dan grouting diperlukan untuk menghindari ground loss.
3. Studi Kasus Nyata: Proyek seperti MRT Jakarta atau Tokyo Metro bisa mengadopsi temuan ini untuk tanah lunak.
Kritik & Rekomendasi
- Keterbatasan Model: PLAXIS-3D mengabaikan efek dinamis seperti getaran konstruksi.
- Saran Penelitian Lanjutan: Integrasi data lapangan (monitoring IoT) untuk validasi model.
Sumber : Maji, V.B., & Adugna, A. (2016). Numerical modelling of tunnelling induced ground deformation and its control. International Journal of Mining and Geo-Engineering, 50(2), 183–188.