KONDISI GEOLOGI TEROWONGAN PENGELAK BENDUNGAN JATIGEDE 1. Umum Geologi memainkan peranan yang dominan dalam pengambilan keputusan di tahapan desain dan konstruksi terowongan. Banyak terjadi hal-hal tidak terduga sebelumnya, yang akan mengakibatkan ketertundaan dan membengkaknya biaya selama konstruski terowongan. Sifat geologi teknis dan karakteristik dari tanah maupun batuan sepanjang terowongan harus dipahami secara memadai. Penyelidikan geologi dan hasil analisa akan membantu desain, keselamatan dan ekonomis konstruksi terowongan dengan:
Memahami kondisi geologi dan geo-hidrologi geo-hidro logi untuk desain terowongan.
Mendeskripsi Mendeskrips i karakteristik karakter istik fisik dari tanah dan batuan, yang akan menggambarkan menggambark an kondisi terowongan. terowongan.
Membantu pihak – pihak – pihak terkait yaitu proyek dan kontraktor dalam kewaspadaan bahaya geologi yang mungkin akan timbul semasa pembangunan terowongan.
batuan, data joint dan kekar, batuan dasar dapat dibagi dalam 6 klas batuan yaitu: A, B, CH, CM, CL, dan D. Kriteria untuk setiap klas batuan adalah sebagai berikut: Tabel 1. Description of Rock Class Rock Class
A
B
CH
Drilling Hardness
Description of Outcrop Conditions
Core Conditions
Very Hard
Hard
Acceptable Hard
Medium
The rock mass is very fresh, and the rock forming minerals and grains undergo neither weathering nor alteration. Joints are extremely tight, and their surface have no visible of weathering. Sound by hammer blow is clear. The rock mass is solid, there is no opening joint and crack (even of 1 mm). But rock forming minerals and grains undergo a little weathering and alteration in partly. Sound by hammer blow is clear. The rock mass is relatively solid. The rock forming minerals and grains undergo weathering except for quartz. The rock is contaminated by limonite etc. The cohesion of joints and cracks is sligthly sligthly decreased and and rock blocks are separated by firm hammer blow along joints. Clay minerals remain on the separation surface. Sound by hammer blow is little dim. The rock mass is somewhat soft. The rock forming minerals and grains are somewhat softened by weathering,
Weathering Grade
Stiff long cylindrical
Very Fresh
core Stiff long cylindrical
Fresh
core
Stiff cylindrical core
Moderately
Slightly weathered to fresh
Sligthly
Kondisi geologi detail di inlet portal, dari pengamatan drilling core JD07 -1, sebagai berikut: Tabel 2. Description of Drilling Core JD07 – 1 – 1 (El. + 227.61 m)
Depth (m) 0.0 – 15.0 15.0 15.0 – 25.0 25.0
25.0 – 30.0 30.0 30.0 - 34.30 34.30 - 35.0 35.0 - 36.0 36.0 - 46.6 46.6 - 49.1 49.1 - 53.6 53.6 - 65.0 50.7-60.0
Rock Class
Description Overburden, talus deposit, clayey silt soil, with rock fragments. TUFF BRECCIA (lapilly), Highly Weathered, Average RQD 10% - 15% Core mostly in small, a few core sticks up max to 15 cm were recovered. There are few heavily limonite stained joint fragments to 6 cm long. Most core breaks are horizontal, limonite on joints. Core very broken, core in granular fragments with a few larger pieces up to 2 cm across. Mostly completely completely fragmented, locally there are clayey materials limonite coated joint fragments. Core very broken, core in small soft fragments, (sheared zone). VOLCANIC BRECCIA, Moderately Weathered,., highly jointed. Average RQD 15% 40% The rock in this part of the hole is fairly sound. Predominantly horizontal breaks, 2 cm spacing to 20 cm VOLCANIC BRECCIA (VB), Moderately Weathered,. Average RQD 10% - 90% Some irregular steep rough joints with limonite, calcite vein. VB, fragmented due to jointing, VB, closed jointing in many direction, core fragmented. RQD: 10 – 20% 20% VB, core almost perfect, with few natural breaks. Some calcite veins about 1 mm. Average RQD : 10% - 95%. VB, highly jointed, calcite veins, other other breaks horizontal, clean. RQD 10% - 35% VB, max core length 20 cm, RQD: 10 – 75% 75% qu:137.86 kgf/cm2; 190.17 kgf/cm2; 125.53 kgf/cm2 Depth of 50 – 60 60 m: DIVERSION TUNNEL location Zone of close jointing, with joints of 20º or flat / horizontal. Calcite veins, qu:
kgf/cm2. Average RQD: 10% - 30% ( including Diversion Tunnel
none D
CL CM D CL CH
CL CM
48.07
CL Poor rock
location/sardjono)
Kondisi geologi detail di bagian tengah, dari pengamatan drilling core JD07 -2, sebagai
56.0 – 58.7 58.7 58.7 – 60.0 60.0 60.0 – 66.0 66.0 66.0 – 67.0 67.0 67.0 – 68.0 68.0 68.0 – 75.0 75.0 75.0 – 78.7 78.7 78.7 – 85.0 85.0
VB, slightly weathered, hard, max core length 20 cm. core broken along 20 deg and mostly horizontal joints, RQD: 25% - 70% VB, slightly weathered, hard, max core length 15 cm. Core broken, short core. RQD: 15% VB, slightly weathered, hard, max core length 85 cm. Calcite veins. RQD: 15 - 80% qu: 153.58 kgf/cm2 Core loss, voids. VB, slightly weathered, hard, max core length 50 cm. VB, moderately weathered, medium hard, max core length 20 cm. Calcite veins. RQD: 15 - 60%, Zone of close jointing. qu: qu: 237.72 kgf/cm2. kgf/cm2. VB, moderately weathered. (77-78.65m : CH) Depth of 75 – 85 85 m: DIVERSION TUNNEL location ; qu: 233.31 kgf/cm2. VB, close joints, 80.5 – 81.0 81.0 m: Sheared zone. qu: 250.39 kgf/cm2. (80.5-8.10m:CL)
CM CL partly CH
No CH CL partly CH CM partly CH CL partlyCH
Kondisi geologi detail di bagian outlet portal, dari pengamatan drilling core JD07 - 3, sebagai berikut: Tabel 4. Description of Drilling Core JD07 – 3 – 3 (El. + 223.99 m)
Depth (m) 0.0 -7.0 07.0 – 08.0 08.0 08.0 – 11.0 11.0 11.0 – 17.0 17.0 17.0 – 21.0 21.0 21.0 – 30.0 30.0
Description Overburden/slopewash Overburden/slopewash deposits or talus deposits, clayey silt soil, with rock fragments (andesit boulders). VOLCANIC BRECCIA (VB) VOLCANIC BRECCIA (VB), yellowish gray color, crushed rock pieces. VB, soft - medium hard VB, very soft, mostly clayey soil, core completely fragmented. Shearing zone. 27.0 m); VB, medium hard, slightly weathered, CM class rock, partly CH (26.0 – 27.0 Max core length: 100 cm.
Rock Class
None CL D CL D CM Partly CH
Menurut klassifikasi Deere’s (1960) masa batuan dengan nilai RQD 26 – – 60 % adalah termasuk dalam kualitas batuan poor sampai fair dengan perkiraan kondisi masa batuan berupa shattered, very blocky dan dan seamy .(pecahan,sangat .(pecahan,sangat bongkah & melapis) Perkiraan nilai mekanikal properti dari masing-masing klas batuan adalah sebagai berikut: Tabel 6. Estimated Physico-mechanical Property of Each Rock Class Shear Strength Int. Friction Cohesion angle (kgf/cm2) (°)
Class
Modulus of Deformation (kgf/cm2)
Modulus of Elasticity (kgf/cm2)
CH
20,000
60,000
20
CM
8,000
24,000
CL
4,000
D
2,000
Seismic Velocity (km/sec)
qu (kgf/cm2)
45
2.5
> 500
10
35
1.8
100 – 500 500
12,000
8
30
1.5
40 – 100 100
6,000
5
28
1.2
20 – 40 40
Rock Strength Hasil test laboratorium untuk contoh batuan dengan unconfined compression strength
Tabel 8. 8. Deere and Miller’s Classification of Intact Rock Strength Description Uniaxial Compressive Compressive Strength
Very low strength Low strength Medium strength High strength Very high strength
Kgf/cm2
Mpa
10 – 250 250 – 500 500 – 1000 1000 – 2000 > 2000
1 – 25 25 25 – 50 50 50 – 100 100 100 – 200 200 > 200
Nilai Unconfined Compression test (UCS) yang diambil dari contoh batuan terkadang tidak dapat mewakili kondisi masa batuan, karena kehadiran joints akan merubah secara drastis engineering properties dari masa batuan. Disamping nilai kuat tekan batuan yang tinggi, efek lain yang dominan adalah: discontinuities pada masa batuan. Ketidakselarasan atau discontinuities bervariasi dari berukuran texture sampai major faults pada masa batuan. Perhatian pada detail jointing sangatlah penting dalam pembuatan terowongan pada batuan. Pergerakan blok-blok batuan biasanya hanya terjadi sepanjang rekahan atau joints pada masa batuan. Pengaruh Permeabilitas dan Air Tanah
Tabel 10. Lugeon Test Result (tahun 2004)
Hole JD04 – 6 6 (inlet)
Hole JD 17 (middle)
Depth (m)
Lugeon value
Depth (m)
Lugeon Value
Depth (m)
Lugeon value
5 – 10
14
5 – 10
5
5 – 10
15
10 – 15
5
10 – 15
9.7
10 – 15
7
15 – 20
100
15 – 20
120
15 – 20
5
20 - 25
27
20 – 25
Water loss
20 – 25
13
25 - 30
20
25 – 30
9.3
25 – 30
4
30 - 35
15
30 – 35
Water loss
30 – 35
5
35 – 40
16
35 – 40
6.5
35 – 40
3
40 – 45
15
40 – 45
17
40 – 45
5
45 – 50
12
45 – 50
45 – 50
9
50 – 55 60 - 65 55 - 60 65 – 70 70 – 75 75 – 80
10 8 6 6 8 8
50 – 55 55 55 – 60 60 60 – 65 65 65 – 70 70 – 75 X
Water loss Water loss
50 – 55 55 – 60 60 – 65 X X X
5 9 6 X X X
Water loss Water loss 6.6 4.0 X
Hole JD04 – 7 7 (outlet)
5. Ground water conditions 6. Effect of joint strike and dip dip orientation in tunneling tunneling Geomekanik rating berdasarkan rumus Bieniawski, 1989: RMR = ∑ (R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6) Dimana: RMR = Rock Mass Rating R1
= UCS value
R2
= RQD value
R3
= Joint spacing (m)
R4
= Joint separation (mm)
R5
= Ground Water inflow (l/min)
R6
= Effect of joint strike and dip orientation in tunneling.
Perkiraan sementara kondisi geologi sepanjang terowongan pengelak adalah pada umumnya terdiri dari Poor rock klas IV sampai Fair rock klas III. Table 11. Geomechanics Classification by Bieniawski Class
Description
RMR range
I
Very Good Rock
81 – 100 100
II
Good Rock
61 – 80 80
Perkiraan pemilihan tipe penyangga dengan metode perhitungan empiris RMR, pada tahapan desain, adalah diperlukan untuk menghindari semua kemungkinan perubahan pada tender dokumen secara drastis. Pada tabel berikut diperlihatkan secara umum kaitan antara klasifikasi geomekanik untuk penggalian dan tipe penyangga. Untuk lokasi Jatigede klas rock mass III dan IV. Table 12. Geomechanics Classification for Excavation and Support of Rock Tunnels T unnels (Tunnel widths: 6 - 12 m, Construction: Drilling and Blasting)
ROCK MASS CLASS Very good rock I RMR: 81 - 100 Good rock II
SUPPORT Excavation
Full face. 3 m advance Full face.
Rockbolts (1/3 to ½ Tunnel width)
Shotcrete
Steel Sets
Generally no support required except for occasional spot bolting Locally bolts in roof 3 m long, spaced 2.4 m
5 cm in roof where
None
-
DBM (Drill and Blast Method), seperti yang dipergunakan di PLTA Sipansihaporas Sibolga. Dapat dilakukan dari dua arah penggalian yang berlawanan. Kondisi batuan yang melapuk sedang, dengan metode ini masih dapat dipergunakan.
-
Untuk kondisi terowongan yang terdiri dari pasir, lempung dan batuan yang melapuk sangat tinggi, dapat dilakukan secara manual (2 bench cut excavation) dengan menggunakan menggunakan alat-alat penggalian seperti excavator kecil, jack hammer, sekop, cangkul dll atau dengan metode perbaikan kondisi batuan/tanah dengan grouting kimia terlebih dahulu, selanjutnya dilakukan penggalian. Kelemahan dengan metode manual adalah kemajuan pekerjaan yang pendek dan memerlukan supporting yang banyak disaat proses penggalian.
Tahapan yang dilakukan di dalam proses penggalian diantaranya adalah:
-
Pengukuran yang dilakukan oleh surveyor untuk menentukan menentuka n center line dan disain line penggalian, penggalian, dengan memberi tanda garis (marking) di permukaan terowongan
-
Pengamatan geologi
-
Memperhatikan Memperhatik an alat compressor dan sistim pengaliran air ke terowongan
-
Membuat marking lubang bor di permukaan desain terowongan
Sebelum proses peledakan dilaksanakan, geologi akan memeriksa kondisi permukaan batuan dengan melakukan pengamatan sebagai berikut:
Jenis / penamaan batuan
Struktur (patahan, joint dll)
Pelapukan batuan
Kekerasan batuan
Pengisi joint batuan seperti lempung, calsite
Rembesan air
5. Kesimpulan
Setelah melakukan pengamatan hasil bor di JD07-1 (inlet tunnel); JD07-2 (middle) and JD07-3 (outlet tunnel), pada umumnya batuan dasar adalah claystone, lapilly tuff dan volcanic breccia, serta dapat diklasifikasikan kedalam D, CL, CM dan CH klas.
Tingkat pelapukan batuan adalah highly weathered weathered sampai slightly weathered, weathered, umumnya adalah batuan lunak sampai setempat – setempat – setempat berupa batuan keras. Dari total 12 test contoh batuan memperlihatkan kisaran harga min 48.07 kgf/cm 2
t = ± 15 m
Tunnel Portion: Galian diversion tunnel umumnya akan melalui breksi vulkanik dan tuff sandstone / lapili tuff, pada bagian inlet portal akan melalui batuan tuff sandstone / lapili. Pada tabel 12 di atas diperlihatkan secara umum kaitan antara klasifikasi geomekanik untuk penggalian penggalian dan tipe penyangga. penyangga. Untuk lokasi Jatigede klas rock mass III dan IV. Tabel 13 di bawah memperlihatkan prediksi kondisi geologi di sepanjang terowongan pengelak. Perlu perhatian terhadap galian lereng inlet portal, dimana terdapat endapan slopewash / talus yang rawan longsor, dengan perkiraan ketebalan ketebalan 15.0 m. Backfill concrete diperlukan dibagian ini untuk stabilitas lereng galian di atasnya.
Tabel 13. Prediction of Rock Mass Rating along Diversion Tunnel and Support System RMR factor (Rating) 1 2 3 4 5 6
R1 R2 R3 R4 R5 R6
LOCATION Middle
Up stream Diversion Tunnel Inlet ( 0 + 40m)
40 + 100 m
100 + 165
1 8 10 6 7 -10 22 21 - 40 IV Poor Rock
1 8 10 6 7 - 10 22 21 - 40 IV Poor Rock
2 8 20 12 7 -5 44 41 - 60 III Fair Rock
Unconfined comp R QD Joint spacing Joint sparation Ground water Joint orientation RMR rating RMR range Rock Class Description
Suggestion of Support
165 + 185
185 + 345
Down stream Diversion Tunnel 345 + 360
360 + 465
465 + 510
1 2 1 2 1 8 8 8 8 8 10 20 10 20 10 6 12 6 12 6 7 7 7 7 7 - 10 -5 - 10 -5 - 10 22 44 22 44 22 21 - 40 41 - 60 2 1 - 40 41 - 60 21 - 40 IV III IV III IV Poor Rock Fair Rock Poor Rock Fair Rock Poor Rock Range from closely spaced bolting shotcrete with heavy wire mess;anchor, plate lagging, steel support. (Heavy applications of mesh-reinforced shotcrete or steel ribs in rock class IV)
Outlet
2 8 20 12 7 -5 44 41 - 60 III Fair Rock
Dari total panjang terowongan pengelak, sekitar 30% kondisi batuan adalah klas IV atau poor rock.
Jatigede Dam Construction Project
13
Gambar 5. Penampang Kuat Tekan (UCS) Batuan Terowongan Pengelak topsoil 0
0
top soil
0
top soil 10
10
top soil
top soil
0
10
10
20
20
30
topsoil
20
top soil 0
30
30 10 top soil
Slopewashdeposits
20
20 0
10 40
40
30
20
40 50
30
50 40
50
50
60
40 D
70
top soil 50
D
40 70
D 70
60 80D
30 60
60
50 80
D D
D
60
70
80
60 D
90 Sheared Zone
Sheared Zone
D
70
D
D
ShearedZone ShearedZone Plug
Legend :
Outlet
Rocktype boundary qu = 40 -100 kgf/cm2 Rockclassboundary qu = > 100 -250 kgf/cm2 GroundWaterLevel
Lugeon value boundary
Rockstrengthboundary
Gambar 6. Penampang Permeabilitas Terowongan Pengelak
EL.262.50 topsoil 0 0
topsoil 0
topsoil 10
10
topsoil topsoil
0
10
topsoil
Slope washdeposits
20
topsoil
20 0
20
10
0 30
30 30
20
10
10 40
topsoil 20
40 30
40
40
50
20 50
30
50 30 60 60 60
50
40 D
70
topsoil 50
70
60 80D
D
40 70
D
50 80
D D
D
60
70
80
60 D
90 ShearedZone
ShearedZone
D
70 D
D
ShearedZone ShearedZone
Plug
Outlet
Legend
Group
A
LugeonValue
Permeability Coefficient (k)
Lu<10 Rocktype boundary
B
Lu>10 <50
C
Lu>50 - 100
A
Lu<10
k=10 -5 cm /sec
Rockclass boundary
B
Lu>10 <50
k=10 -4 cm /sec
GroundWaterLee vl
C
Lu>50 - 100
k=10 -3 cm /sec
Lugeonvalue
boundary
