Dalam sebuah proyek pembangunan yang melibatkan penggalian seperti drainase, jembatan, atau lainnya, pasti terdapat benda-benda atau pipa yang tertanam di dekat lokasi galian atau malah di dalam lubang yang sedang digali.

Seperti proses pembangunan penyebrangan bawah tanah di sekitar kota tua yang sempat terhambat karena terdapat benda cagar budaya di lokasi tersebut sehingga perlu di ekskavasi, didokumentasikan, kemudian di evakuasi.

Mungkin Anda juga ingat dengan kejadian di proyek besar di sekitaran Jawa Barat, saat sedang melakukan pengeboran untuk pondasi bore pile, ternyata proses pengeboran tersebut mengenai pipa penyaluran minyak yang mengakibatkan kebakaran dan kerugian, bahkan hingga korban jiwa.

Lalu adakah cara mencegah hal tersebut supaya peristiwa serupa tidak terulang kembali? Apakah ada cara untuk mengetahui kondisi di bawah tanah di lokasi pembangunan?

Jawabannya ada di teknologi Georadar, Survey Georadar adalah metode elektromagnetik. Metode ini biasa digunakan untuk mencari benda atau utilitas yang terkubur di bawah tanah. Metode georadar ini dilakukan menggunakan alat Ground Penetrating Radar.

Mengenal GPR (Ground Penetrating Radar)

GPR  atau Ground Penetrating Radar atau juga bisa disebut Georadar adalah metode geofisika yang menggunakan pulse / gelombang radar untuk menggambarkan permukaan bawah tanah. Metode ini bersifat tidak merusak atau biasa disebut non destructive, cara kerjanya dengan menggunakan radiasi elektromagnetik dalam pita gelombang mikro (frekuensi UHF / VHF) dari spektrum radio, dan mendeteksi sinyal yang dipantulkan dari struktur bawah permukaan.

GPR dapat digunakan di berbagai permukaan termasuk batuan, tanah, es, air tawar, trotoar dan struktur. Pengguna juga dapat menggunakan Ground Penetrating Radar untuk mendeteksi objek di bawah permukaan, perubahan properti material, serta rongga dan retakan dengan syarat dalam kondisi yang tepat.

Alat yang bisa disebut radar penembus tanah ini menggunakan gelombang radio frekuensi tinggi (terpolarisasi) dengan rentang 10 MHz hingga 2,6 GHz. Pemancar dan antena Ground Penetrating Radar memancarkan energi elektromagnetik ke tanah. Ketika energi bertemu dengan objek yang terkubur atau batas antara material yang memiliki permitivitas berbeda, energi tersebut dapat dipantulkan, dibiaskan, atau dihamburkan kembali ke permukaan. Antena penerima kemudian dapat merekam variasi sinyal balik.

Prinsip-prinsip yang terlibat pada GPR mirip dengan seismologi, kecuali metode Georadar menerapkan energi elektromagnetik dari pada energi akustik, dan energi dapat dipantulkan pada batas-batas dimana sifat listrik bawah permukaan berubah ketimbang sifat mekanik bawah permukaan seperti halnya dengan energi seismik.

Jangkauan pemancaran efektir Ground Penetrating Radar dapat terbatasi jika adanya konduktivitas listrik dari tanah, frekuensi pusat yang ditransmisikan, dan daya yang dipancarkan.

Peningkatan konduktivitas listrik membuat gelombang elektromagnetik yang masuk menjadi lemah dan membuat kedalaman penetrasi menurun. Karena mekanisme atenuasi bergantung pada frekuensi sehingga frekuensi yang lebih tinggi tidak dapat menembus frekuensi yang lebih rendah, namun frekuensi yang lebih tinggi bisa memberikan resolusi yang lebih baik. Jadi, frekuensi operasi selalu merupakan trade-off atau pertukaran dan juga kompromi antara resolusi dan penetrasi.

Kedalaman penetrasi bawah permukaan yang optimal dicapai di dalam es dimana kedalaman penetrasi dapat mencapai beberapa ribu meter (ke batuan dasar di Greenland) pada frekuensi Ground Penetrating Radar yang rendah.

Tanah berpasir kering atau bahan kering masif seperti granit, batu kapur dan beton cenderung bersifat resistif daripada konduktif, dan kedalaman penetrasi bisa mencapai 15 meter (49 kaki). Akan tetapi, di tanah yang lembab atau sarat lempung dan material dengan konduktivitas listrik yang tinggi, penetrasi mungkin hanya beberapa sentimeter.

Antena radar penembus tanah umumnya bersentuhan dengan tanah untuk mendapatkan kekuatan sinyal terkuat, namun antena yang diluncurkan oleh GPR dapat digunakan di atas tanah. Cross borehole GPR sudah dikembangkan dalam bidang hidro-geofisika menjadi sarana yang berguna untuk mengevaluasi keberadaan dan jumlah air tanah.

Sejarah Ground Penetrating Radar

Paten pertama untuk sistem yang dirancang untuk menggunakan radar gelombang berlanjut untuk menemukan objek yang terkubur diajukan oleh Gotthelf Leimbach dan Heinrich Löwy pada tahun 1910, enam tahun setelah paten pertama untuk radar itu sendiri (paten DE 237 944).

Paten untuk sistem yang menggunakan pulsa radar daripada gelombang kontinu diajukan pada tahun 1926 oleh Dr. Hülsenbeck (DE 489 434), yang mengarah pada resolusi kedalaman yang lebih baik.

Kedalaman gletser dapat diukur dengan menggunakan radar penembus tanah pada tahun 1929 oleh W. Stern. Perkembangan lebih lanjut di bidang ini agak terhambat sampai tahun 1970-an, ketika aplikasi militer mulai mendorong penelitian.

Aplikasi komersial mengikuti dan peralatan konsumen pertama yang terjangkau dijual pada tahun 1975. Lalu, pada tahun 1972 misi Apollo 17 membawa radar penembus darat yang disebut ALSE (Apollo Lunar Sounder Experiment) di orbit sekitar Bulan. Ia mampu merekam informasi kedalaman hingga 1,3 km dan merekam hasilnya pada film karena kurangnya kapasitas penyimpanan komputer yang sesuai pada saat itu

Aplikasi Penggunaan

GPR memiliki banyak aplikasi di berbagai bidang. Dalam ilmu kebumian, ia digunakan untuk mempelajari batuan dasar, tanah, air tanah dan es. Ini adalah beberapa kegunaan dalam mencari nugget emas dan untuk berlian di lapisan kerikil aluvial dengan menemukan perangkap alami di dasar aliran yang terkubur yang memiliki potensi untuk mengumpulkan partikel yang lebih berat.

Penjelajah bulan Cina Yutu memiliki GPR di bagian bawahnya untuk menyelidiki tanah dan kerak Bulan.

Aplikasi keteknikan meliputi pengujian non-destruktif (NDT) struktur dan perkerasan, menemukan struktur yang terkubur dan jalur utilitas, serta mempelajari tanah dan batuan dasar. Dalam remediasi lingkungan, GPR digunakan untuk menentukan tempat pembuangan sampah, bulu kontaminan, dan situs remediasi lainnya, sedangkan dalam arkeologi digunakan untuk memetakan fitur arkeologi dan kuburan.

GPR digunakan dalam penegakan hukum untuk menemukan kuburan klandestin dan bukti terkubur. Penggunaan GPR di bidang militer adalah untuk mendeteksi ranjau, persenjataan yang tidak meledak, dan terowongan. Dalam pertambangan bawah tanah, penggunaan GPR digunakan untuk memetakan struktur dari lubang bor. Sistem radar lubang bor directional modern bisa menghasilkan gambar tiga dimensi dari pengukuran dalam lubang bor tunggal.

Fungsi utama lainnya radar penembus tanah atau Ground Penetrating Radar adalah untuk menemukan utilitas bawah tanah. Alat pencari utilitas induksi elektromagnetik standar memerlukan utilitas agar bersifat konduk notif. Alat-alat ini tidak efektif untuk menemukan saluran plastik atau badai beton dan selokan sanitasi. Karena GPR mendeteksi variasi sifat dielektrik di bawah permukaan, Georadar dapat sangat efektif untuk menemukan utilitas non-konduktif.

GPR sering digunakan pada program TV Time Team Channel 4 yang menggunakan teknologi untuk menentukan area yang cocok untuk pemeriksaan dengan cara penggalian. Pada tahun 1992 GPR digunakan untuk mengembalikan uang tunai sebesar £ 150.000 yang diterima penculik Michael Sams sebagai tebusan untuk agen real estate yang diculiknya setelah Sams mengubur uang tersebut di sebuah ladang.

Tampilan Tiga Dimensi (3D Imaging)

Masing-masing jalur data GPR mewakili tampilan penampang (profil) sub-permukaan. Beberapa baris data yang dikumpulkan secara sistematis di suatu area dapat digunakan untuk membuat gambar tiga dimensi atau tomografi. Data dapat disajikan sebagai blok tiga dimensi, atau sebagai irisan horizontal atau vertikal. Irisan horizontal (dikenal sebagai “irisan kedalaman” atau “irisan waktu”) pada dasarnya adalah peta tampilan rencana yang mengisolasi kedalaman tertentu.

Pemotongan waktu telah menjadi praktik standar dalam aplikasi arkeologi, karena pola horizontal seringkali merupakan indikator terpenting dari kegiatan budaya.

Batasan Kinerja

Batasan kinerja GPR yang paling signifikan adalah pada material dengan konduktivitas tinggi seperti tanah lempung dan tanah yang terkontaminasi garam. Hamburan sinyal dalam kondisi heterogen (misalnya tanah berbatu) juga membatasi kinerja GPR.

Kerugian lain dari sistem GPR yang tersedia saat ini meliputi: Interpretasi radar-gram umumnya tidak intuitif bagi pemula. Keahlian yang diperlukan untuk mengaplikasikan Georadar adalah merancang, melaksanakan, dan menafsirkan survey GPR secara efektif. Tingginya konsumsi energi juga dapat menjadi masalah untuk survey lapangan yang ekstensif. Radar sensitif terhadap perubahan komposisi material, mendeteksi perubahan membutuhkan gerakan.

Saat melihat melalui item yang tidak bergerak menggunakan radar penembus permukaan atau penembus tanah, peralatan perlu dipindahkan agar radar dapat memeriksa area tertentu dengan mencari perbedaan dalam komposisi material.

Meskipun dapat mengidentifikasi benda-benda seperti pipa, lubang, dan tanah, ia tidak dapat mengidentifikasi bahan-bahan tertentu, seperti emas dan permata berharga. Bagaimanapun, ini dapat berguna dalam menyediakan pemetaan bawah permukaan dari kantong-kantong yang mengandung permata potensial, atau “vugs.” Bacaannya bisa dibingungkan oleh kelembapan di tanah, dan mereka tidak dapat memisahkan kantong-kantong yang mengandung permata dari yang tidak-mengandung-permata.

Saat menentukan kemampuan kedalaman, rentang frekuensi antena menentukan ukuran antena dan kemampuan kedalaman. Jarak grid yang dipindai didasarkan pada ukuran target yang perlu diidentifikasi dan hasil yang dibutuhkan. Jarak grid tipikal dapat 1 meter, 3 kaki, 5 kaki, 10 kaki, 20 kaki untuk survey tanah, dan untuk dinding dan lantai 1 inci – 1 kaki. Kecepatan perjalanan sinyal radar tergantung pada komposisi bahan yang ditembus. Kedalaman target ditentukan berdasarkan jumlah waktu yang dibutuhkan sinyal radar untuk dipantulkan kembali ke antena unit. Sinyal radar bergerak pada kecepatan yang berbeda melalui berbagai jenis material. Dimungkinkan untuk menggunakan kedalaman ke objek yang diketahui untuk menentukan kecepatan tertentu dan kemudian mengkalibrasi perhitungan kedalaman.

Manfaat GPR bagi Dunia Konstruksi dan BIM

Adapun mengenai kegunaan dan manfaat penggunaan GPR ini sebenarnya telah disinggung sejak awal, diantaranya kegunaan sebelum merencanakan pekerjaan konstruksi apa pun, informasi bawah permukaan yang akurat adalah suatu keharusan. Jadi sangat penting untuk mengidentifikasi utilitas bawah tanah untuk menghindari masalah.

Di sinilah teknologi Ground Penetrating Radar datang untuk menyelamatkan. Teknologi ini mampu mendeteksi dan mengidentifikasi utilitas non-logam serta logam, membantu manajer proyek untuk memahami bawah permukaan dan menghindari risiko pada tahap selanjutnya. Selama proses konstruksi, sistem ini membantu dalam menemukan jeruji yang tertanam dalam elemen struktural, rongga bawah permukaan, dan delaminasi. Sistem ini berguna tidak hanya dalam menilai elemen beton struktural, tetapi juga pada tanah dan bangunan dari pasangan bata, monumen kuno, serta menemukan pipa dan saluran yang terkubur.

Data ini dapat ditransfer dengan mudah ke dalam BIM authoring tools seperti data yang didapat oleh LiDar yang mirip bentuk bumi. Namun, data informasi ini berupa data dan informasi dibawah permukaan tanah. Jadi dapat mengefisienkan desain dan pelaksanaan konstruksi sehingga sejak awal dapat dimitigasi segala sesuatu yang berada dibawah permukaan tanah pada site proyek kita. Sehingga mengurangi resiko yang sudah diceritakan di atas.

sumber: archilantis.com