Di tengah pesatnya perkembangan kota modern, pemanfaatan ruang bawah tanah menjadi sebuah keniscayaan. Tak hanya digunakan untuk basement bertingkat pada gedung pencakar langit, ruang ini juga menampung subway, pusat perbelanjaan bawah tanah, hingga fasilitas pertahanan sipil. Namun, seiring meningkatnya skala dan kedalaman penggalian, tantangan teknis dan risiko keselamatan pun meningkat secara eksponensial. Dalam konteks ini, monitoring galian pondasi (foundation pit monitoring) menjadi aspek vital untuk memastikan stabilitas struktur dan keselamatan lingkungan sekitar proyek.
Artikel ilmiah karya S.M. Zhang, J. Qian, Q.Y. Zhang, Y.S. Huang, dan X.Q. Wang dari Zhejiang University City College, memberikan tinjauan menyeluruh terhadap perkembangan riset dan teknologi dalam monitoring galian pondasi, baik secara global maupun domestik di Tiongkok. Artikel ini tidak hanya mengupas teori dasar, tetapi juga membahas inovasi alat ukur, sistem peringatan dini, studi kasus proyek nyata, hingga permasalahan aktual di lapangan.
Sejarah dan Evolusi Riset Monitoring Galian Pondasi
Global: Dari Teori Terzaghi ke Teknologi EMI
Riset monitoring galian pondasi secara global dimulai sejak tahun 1930-an oleh Terzaghi, bapak geoteknik, yang memperkenalkan metode total stress approach untuk memperkirakan kestabilan tanah dan beban struktur penahan. Pada 1950-an, pendekatan analisis heaving oleh Bjerrum dan Eide memperkaya studi deformasi tanah. Tahun 1960-an, instrumen monitoring mulai digunakan di tanah lunak Oslo dan Mexico City, meningkatkan akurasi prediksi berdasarkan data pengukuran nyata.
Memasuki abad ke-21, teknologi semakin berkembang. Venu Gopal Madhav Annamdas dan Yaowen Yang memperkenalkan penggunaan teknologi electromechanical impedance (EMI) untuk memantau struktur penahan galian. Ini menandai transisi dari metode mekanik konvensional ke sistem cerdas berbasis sensor dan jaringan informasi.
Tiongkok: Lompatan Besar Sejak Reformasi Ekonomi
Di Tiongkok, perkembangan signifikan dimulai pada 1980-an seiring kebijakan reformasi dan pembukaan ekonomi. Proyek konstruksi besar-besaran bermunculan, mendorong kebutuhan akan sistem monitoring yang lebih canggih.
Beberapa pencapaian penting antara lain:
- Zhiyong Zhang (1999): Menggunakan model dinamis abu-abu GM(1,1) untuk memprediksi penurunan permukaan bangunan.
- Xiaoqi Lan (2006): Mengembangkan analisis deret waktu untuk memodelkan data penurunan bangunan secara akurat.
- Li Wang (2006): Menggunakan filter Kalman untuk memproses data deformasi bendungan secara dinamis.
Studi Kasus: Monitoring dan Dampak Penggalian pada Terowongan Sekitar
Salah satu isu yang paling menonjol dalam pembangunan bawah tanah adalah dampak penggalian terhadap terowongan atau infrastruktur sekitar. Dua studi penting diangkat dalam artikel:
1. Proyek East Road Overpass
- Peneliti: Yu Chen
- Metodologi: Monitoring waktu nyata pada terowongan bawah proyek.
- Temuan: Penggalian menyebabkan tanah di sekitar terowongan mengalami resilience uplift dengan bentuk distribusi mendekati kurva normal.
- Catatan: Deformasi terbesar berada di titik terdekat dengan pusat galian.
2. Proyek Shanghai Square
- Peneliti: Longchuan Kuang
- Temuan: Penggalian galian dalam menyebabkan deformasi terowongan menjadi oval horizontal.
- Rekomendasi: Penuangan pelat pondasi dasar secara cepat dapat menghambat perkembangan deformasi.
Perkembangan Sistem Peringatan Dini & Manajemen Data
Salah satu tantangan utama dalam monitoring galian pondasi adalah integrasi dan konsistensi sistem peringatan dini. Banyak proyek masih menggunakan perangkat sederhana seperti theodolite atau water level gauge, dan frekuensi observasi bervariasi tergantung operator—dari satu kali seminggu hingga lebih dari sepuluh hari.
Solusi Inovatif:
- Wu Zhenjun: Mengembangkan sistem manajemen informasi monitoring berbasis GIS yang memungkinkan integrasi data secara real-time untuk analisis deformasi dan peringatan dini.
- Yong He: Merancang sistem pemantauan real-time yang lebih akurat dan adaptif terhadap dinamika lapangan.
Penggunaan Teknologi Baru dan Kecerdasan Buatan
Dalam upaya meningkatkan akurasi, beberapa teknologi mutakhir mulai diterapkan:
- Jinyi Quan: Menggunakan total station berpresisi tinggi untuk memantau bangunan bersejarah di Jinan.
- Jiankun Zhang & Jin Wang: Menerapkan metode stasiun bebas (free stationing) untuk meningkatkan akurasi tanpa mengandalkan titik referensi tetap.
- Yi Li: Menggunakan extended Kalman filter dalam monitoring deformasi pondasi.
- Kanghu Hu: Mengembangkan sistem monitoring cerdas berbasis jaringan saraf Elman dengan toolbox MATLAB.
Masalah Aktual di Lapangan
Meskipun banyak inovasi telah dilakukan, sejumlah masalah teknis tetap menghantui proyek monitoring pondasi:
- Kesalahan sistematis: Terjadi karena peralatan lama tidak mampu mencatat stres pendukung secara akurat.
- Frekuensi monitoring yang inkonsisten: Menghasilkan data cacat karena pengaruh kesalahan manusia.
- Ketidaksesuaian desain dan kenyataan: Variabel kompleks seperti struktur tanah dan beban aktual sering kali membuat hasil perhitungan menyimpang dari kenyataan.
Analisis Kritis & Rekomendasi Tambahan
1. Perlunya Standarisasi Nasional
Tiongkok masih menghadapi kurangnya standarisasi nasional dalam monitoring galian pondasi. Mengingat tingginya risiko kecelakaan, pengembangan standar seperti frekuensi minimal monitoring, jenis sensor wajib, dan protokol integrasi data perlu segera dilakukan.
2. Pembelajaran dari Industri Internasional
Sektor konstruksi di negara-negara maju telah mengadopsi sistem Building Information Modelling (BIM) dan sensor IoT dalam integrasi sistem monitoring. Langkah ini dapat menjadi acuan bagi negara-negara berkembang dalam memperkuat fondasi digital pada proyek-proyek infrastruktur bawah tanah.
3. Kombinasi Prediktif AI & Big Data
Penerapan AI melalui model prediktif deret waktu, neural network, atau deep learning pada kumpulan data deformasi dari ribuan proyek serupa bisa meningkatkan akurasi peringatan dini secara signifikan. Industri dapat mengembangkan data lake nasional untuk monitoring pondasi guna mendukung sistem berbasis pembelajaran mesin secara berkelanjutan.
Kesimpulan: Jalan Panjang Menuju Monitoring Pintar yang Tangguh
Monitoring galian pondasi telah mengalami lompatan besar dari alat ukur manual menuju teknologi prediktif berbasis sensor dan data. Namun, tantangan seperti integrasi sistem, akurasi alat, serta penerapan teknologi mutakhir masih menjadi pekerjaan rumah. Studi ini menggarisbawahi bahwa masa depan monitoring pondasi terletak pada otomatisasi, integrasi data, dan kecerdasan buatan.
Dengan semakin banyaknya pembangunan bawah tanah dan meningkatnya tuntutan keselamatan, sistem monitoring yang canggih bukan lagi pelengkap—tetapi fondasi utama bagi konstruksi modern yang aman dan berkelanjutan.
Sumber asli : Zhang, S.M., Qian, J., Zhang, Q.Y., Huang, Y.S., & Wang, X.Q. The Research Review on Monitoring of Foundation Pit. Zhejiang University City College, China. Dipresentasikan pada International Conference on Information Technology and Management Innovation (ICITMI 2015).