METODE PENGGALIAN TEROWONGAN DENGAN TUNNEL TUNNEL B ORING ORING MACHINE (TBM) MACHINE (TBM) Jesica Suyanto ( 13315556 ) 4TA01
Tunnel boring machine (TBM) adalah alat penggali terowongan. Karena bentuk
mesin yang menyerupai silinder, permuka terowongan yang terbentuk jadi seperti lingkaran. TBM dapat digunakan pada batuan lunak hingga batuan keras. Diamater alat ini bervariasi mulai dari semeter hingga 19 meter. TBM dilengkapi dengan mata bor yang tersebar di permukaan kepala bor. Kepala bor yang berbentuk silinder ini kemudian berputar dan menggerus batuan. Begitu seterusnya sambil TBM bergerak maju. TBM digunakan sebagai alternatif metode drilling and blasting (D&B). Drilling and blasting merupakan metode konvensional untuk membuat terowongan yang terdiri dari beberapa tahap dengan drilling (membor) dan blasting (meledakkan) sebagai dua tahap paling utama. TBM terutama digunakan untuk keperluan konstruksi sipil (terowongan kereta api, terowongan bawah laut) dan tambang bawah tanah. Terowongan yang digali dengan TBM akan langsung memiliki permukaan rata hingga tidak lagi diperlukan pekerjaan finishing.
Gambar 1. Tunnel Boring Machine
1
1.1.
Jenis-Jenis Tunnel Boring Machine Jenis-jenis TBM yang digunakan tergantung dari keada an jenis tanah di lapangan.
TBM terbagi menjadi dua bagian, yaitu:
A.
TBM Tanah Ker as
Di tanah keras, TBM tipe terlindung atau terbuka bisa digunakan. Hard rock TBM menggali batu dengan pemotong cakram yang terpasang di kepala pemotong. Pemotong cakram membuat retakan tegangan tekan di batu, menyebabkannya terlepas dari terowongan. Batu yang digali (kotoran) ditransfer melalui bukaan di kepala pemotong ke conveyor belt, di mana ia berjalan melalui mesin ke sistem konveyor atau kotoran mobil untuk dikeluarkan dari terowongan.Tipe TBM terbuka tidak memiliki perisai, membiarkan area di belakang kepala pemotong terbuka untuk dukungan batuan.Untuk maju,mesin menggunakan sistem gripper yang mendorong dinding terowongan. Tidak semua mesin bisa terus dikemudikan sambil menggenggam sepatu dorong di dinding, seperti pada mesin Wirth, yang hanya mengarahkannya sementara tidak menyala. Mesin kemudian akan mendorong maju dari grippers mendapatkan dorongan. Pada akhir stroke, kaki belakang mesin diturunkan, grippers dan propel cylinders ditarik kembali. Pencabutan silinder propel mereposisi unit gripper untuk siklus membosankan berikutnya. Grippers yang diperpanjang, kaki belakang terangkat, dan resume membosankan. Tipe terbuka, atau Main Beam, TBM tidak memasang segmen beton di belakang dengan mesin lain. Sebagai gantinya, batu ini dipegang dengan menggunakan metode pendukung tanah seperti balok cincin, baut batu, sabuk shotcrete, tali baja, ring steel d an wire mesh.
Gambar 2. TBM untuk Tanah Keras
2
TBM TIPE HARD ROCK
Di batuan yang retak, TBM hard rock terlindung dapat digunakan, yang membentuk segmen beton untuk mendukung dinding terowongan yang tidak stabil di belakang mesin. Double Shield TBMs memiliki dua mode; Di tempat yang stabil mereka memegang dinding terowongan untuk maju. Di tanah yang tidak stabil dan retak, dorongnya digeser ke dorong silinder yang mendorong k e segmen terowongan di belakang mesin. Hal ini membuat daya dorong dari dinding terowongan rapuh terombang-ambing. Single Shield TBM beroperasi dengan cara yang sama, namun han ya digunakan di daerah yang retak, karena hanya dapat mendorong ke arah segmen beton
B.
TBM Tanah Lun ak
Di tanah lunak, ada tiga tipe utama TBM: Earth Balance Balance Machines (EPB), Slurry Shield (SS) dan tipe open-face. Kedua jenis mesin tertutup beroperasi seperti Single Shield TBMs, menggunakan dorong silinder untuk maju ke depan dengan mendorong segmen beton. Mesin Saldo Tekanan Bumi digunakan di tanah lunak dengan tekanan kurang dari 7 bar. Kepala pemotong tidak hanya menggunakan pemotong cakram, namun merupakan kombinasi dari potongan bit tungsten carbide, pemotong cakram karbida, pemotong serentak dan / atau pemotong piringan keras. EPB mendapatkan namanya karena menggunakan bahan galian untuk menyeimbangkan tekanan pada wajah terowongan. Tekanan dipelihara di cutterhead dengan mengendalikan laju ekstraksi rampasan melalui sekrup Archimedes dan tingkat advance. Aditif seperti bentonit, polimer dan busa bisa disuntikkan di depan wajah untuk meningkatkan kestabilan tanah. Aditif juga dapat disuntikkan ke dalam sekrup pemotong / ekstraksi untuk memastikan bahwa rampasan tersebut tetap cukup kohesif untuk membentuk steker pada sekrup Archimedes untuk mempertahankan
tekanan
pada
pemotong
dan
membatasi
aliran
air.
Gambar 3. TBM untuk Tanah Lunak
3
TBM SOFT GROUND
Di tanah lunak dengan tekanan air yang sangat tinggi atau di mana kondisi tanah berbentuk granular (pasir dan kerikil) sehingga steker tidak bisa terbentuk pada sekrup Archimedes, dibutuhkan PLR Shield TBM. Cutterhead diisi dengan bubur bertekanan yang menggunakan tekanan hidrostatik ke permukaan penggalian. Bubur juga bertindak sebagai media pengangkut dengan mencampur bahan yang digali sebelum dipompa keluar dari pemotong kembali ke pabrik pemisahan bubur, biasanya di luar terowongan. Pabrik pemisahan bubur jagung adalah sistem filtrasi multi tahap, yang menghilangkan partikel rampasan dari bubur sehingga bisa digunakan kembali dalam proses konstruksi. Batas bubur yang bisa 'dibersihkan' bergantung pada ukuran partikel bahan yang digali. Untuk alasan ini, bubur TBM tidak sesuai untuk lumpur dan lempung karena ukuran partik el dari rampasan kurang dari pada tanah liat bentonit dimana bubur dibuat. Dalam kasus ini, bubur dipisahkan menjadi air, yang bisa didaur ulang dan kue tanah liat, yang mungkin tercemar, ditekan dari air. TBM wajah terbuka di tanah lunak bergantung pada kenyataan bahwa permukaan tanah yang digali akan berdiri tanpa dukungan untuk waktu singkat. Hal ini membuat mereka cocok untuk digunakan pada jenis batuan dengan kekuatan hingga 10MPa atau lebih, dan dengan aliran air yang rendah. Ukuran muka lebih dari 10 meter bisa digali dengan cara ini. Wajah digali menggunakan lengan backactor atau kepala pemotong hingga 150mm dari tepi perisai. Perisai didongkrak ke depan dan pemotong di bagian depan perisai memotong tanah yang tersisa ke bentuk lingkaran yang sama. Dukungan tanah disediakan dengan menggunakan beton pracetak, atau sesekali SGI (Spheroidal Graphite Iron), segmen yang dilambungkan atau didukung sampai ada dukungan penuh dari ring yang dipasang. Segmen terakhir, yang disebut kuncinya, berbentuk baji, dan mengembang cincin sampai kencang melawan potongan melingkar tanah yang ditinggalkan oleh pemotong di perisai TBM. Banyak variasi jenis TBM ini ada.
4
1.2.
Bagian-bagian Tunnel Bori ng Machi ne dan Fungsin ya
Gambar 4. Bagian-bagian Tunnel Boring Machine
Adapun bagian-bagian umum dari mesin TBM, yaitu: 1.
Cutting Roll
Cutting Roll digunakan untuk merobek tanah dan batu dari muka terowongan. Fungsinya antara lain: a.
Dipasang di kepala pemotongan.
b.
Berbagai jenis material digunakan untuk kondisi tanah yang berbeda.
c.
Ditempatkan secara radial, sehingga memiliki efisiensi maksimum.
d.
Dapat berputar dengan 360 derajat penuh.
e.
Dapat diganti secara berkala.
f.
Menekan terowongan dengan kekuatan 26 ton.
2.
Cutting Blade
Pisau pemotong digunakan sebagai alat pendukung untuk memotong tanah yang keras dan lembab. a.
dipasang di kepala pemotong secara radial dan di pinggiran.
b.
Pisau pemotong memiliki geometri yang berbeda.
5
c.
Geometri pisau pemotong ditentukan oleh kadar air tanah.
3.
Cutter Heads
Cutter heads adalah mata bor yang berputar simultan untuk menggerus tanah secara perlahan. Bagian ini dapat mengeluarkan cairan untuk membantu proses penggerusan tanah dengan berbagai tekanan permukaan yag berbeda. Kepala pemotong (Cutter Heads) bagian dari TBM yang menghadap ke tanah di terowongan. a.
Berputar dalam kecepatan 1 hingga 10 rpm
b.
Memotong gulungan dan memotong pisau dipasang di sini.
c.
Kepala pemotong dapat berputar 360 derajat
d.
Disediakan dengan bukaan yang disebut ember kotoran untuk mengekstraksi bahan digali (chip) ke konveyor.
4.
Gripper Grippers juga disebut senjata pendukung TBM. Semua TBM memiliki setidaknya
memiliki sepasang grippers. Grippers memberikan dorongan radial ke dinding terowongan dengan bantuan tekanan hidrolik. Grippers hanya digunakan ketika kepala pemotong bergerak maju melawan muka terowongan.
5.
Conveyor
Tanah galian dibawa ke terowongan dari muka terowongan dengan berbagai cara yaitu dengan transportasi mekanik yang terdiri dari auger conveyor, conveyor belts, muck cars atau dengan cara transportasi hidrolik (slurr y cicuit). Sistem conveyor bergerak penuh sepanjang terowongan. Tanah kemudian dibuang ke disposal plant agar lahan kerja tetap bersih dan mudah untuk bekerja.
6.
Mixing chamber Mixing chamber adalah tempat tanah hasil penggerusan dikumpulkan kemudian
dikeluarkan oleh screw conveyor dan diteruskan ke belt conveyor sampai material tersebut dibuang ke luar terowongan.
7.
Belt Conveyor Belt conveyor dapat digunakan untuk mengangkut material baik yang berupa “unit
load” atau “bulk material” secara mendatar ataupun miring. Unit load adalah benda yang
biasanya dapat dihitung jumlahnya satu per satu. Bulk material adalah material yang berupa butir-butir atau serbuk. Misalnya pasir, semen, dll. .Fungsi belt conveyor adalah
6
untuk mengangkut/ mentransport material dari satu tempat ketempat lainnya (hooper dan bulk storage). Sistem belt conveyor terdiri dari enam bagian utama yaitu: a.
Belt, bagian yang bergerak untuk mengangkut material.
b.
Support sistem, penyangga putaran belt conveyor.
c.
Pulley-pulley, mengarahkan putaran dan pengontrol tegangan belt.
d.
Drive unit, tenaga penggerak yang dipindahkan ke belt.
e.
Frame, konstruksi baja yang menyangga seluruh susunan belt sistem.
f.
Chute, tempat loading material dan ditumpahkan Selain menggerus tanah, TBM ini juga bekerja memasang segmen beton pada
waktu yang bersamaan. Segmen beton ini yang akan membentuk dan menahan tekanan dari luar terowongan. Setiap TBM bergerak maju sekitar 1,7 meter, mesin akan secara otomatis memasang segmen beton terowongan. Segmen beton ini memiliki ukuran lebar 1,5 meter dengan diameter dalam terowongan 6,05 meter. Satu lingkaran cincin terowongan segmen terbentuk dari enam segmen. Setelah satu lingkaran cincin terowongan terbentuk, TBM kembali bergerak maju. Begitu seterusnya hingga proses pembuatan terowongan selesai. Setiap pekerjaan pengeboran terowongan dikendalikan melalui control cabin yang dioperasikan oleh petugas, berdasarkan informasi dari sensor yang terletak di mata bor.
1.3.
Kelebi han dan Kekurangan Metode TBM Adapun
penggalian
dengan Tunnel
Boring
Machine memiliki
beberapa
kekurangan dan kelebihan, yaitu: 1.
Kelebihan dari metode TBM
a.
Umumnya cocok untuk penggalian terowongan di perkotaan karena mengurangi gangguan lingkungan dan utilitas pengalihan.
b.
Sesuai untuk hampir semua jenis tanah.
c.
Kedalaman yang besar (> 10 m), dengan panjang dorongan yang tidak terbatas.
d.
Waktu pengerjaan relatif singkat
e.
Harga total pekerjaan TBM lebih kecil dibanding metode lainnya
f.
Mengurangi pekerjaan secara manual/ tenaga manusia
g.
Berkurangnya faktor resiko seperti ledakan, jatuhnya bebatuan, dan lainlain.
2.
Kekurangan dari metode TBM
a.
Biaya awal yang tinggi.
b.
Kesulitan untuk mengakut mesin.
7
1.4.
c.
Membutuhkan peralatan yang canggih dan tenaga ahli yang terampil
d.
Analisis struktural dan geoteknik yang sulit
Metode Pekerjaan Pengeboran TBM
Gambar 5. Skema Pekerjaan Pengeboran Menggunakan TBM
Sedangkan untuk pembuatan Terowongan dengan TBM terdiri dari beberapa tahap, yaitu 1.
Penggalian working site
2.
Persiapan working site
3.
Pemindahan tunnel boring machine
4.
Penggalian terowongan
Berikut merupakan pemaparan gambar mengenai pekerjaan penggalian menggunakan TBM:
1.
Pekerjaan Persiapan
8
9
2.
Pengantaran TBM
3.
Pemasangan TBM
10
11
4.
Pengeboran
12
13
5.
Pengangku tan Material Sisa Pengeboran oleh Belt Conveyor
14
Sumber: https://www.kaskus.co.id/thread/582169b5c1d77004368b4569/sejarah-konsep-danperkembangan-dari-tunnel-boring-machine/ https://www.academia.edu/26660873/Pekerjaan_Pengeboran_Terowongan_Proyek_ SMART_TUNNEL_Kuala_Lumpur_Malaysia_Maria_Elisa_Mystica_Weking_ _1434023_?au to =do wn load htt ps: //www.academia.edu/26588040/PEKERJAAN_PEMBUATAN_TEROWONGAN_ UNDERWATER_HIGHWAY_BUSAN_-_GEOJE_RICHARDO_TARUNADJAYA_ _1434021_ http://bimasaktiutama.com/metode-penggalian-terowongan-tbm/
15
