View
246
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
1/17
PERBAIKAN TANAH LUNAK DENGAN METODE
PRELOADING DENGAN PREFABRICATED VERTICAL
DRAINS (PVD)
Disusun untuk Memenuhi Tugas Terstruktur Mata Kuliah Perbaikan Tanah
Oleh :
Marsa Achadian Tyarpratama
NIM. 135060107111002
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK SIPIL
2015
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
2/17
PENDAHULUAN
Pada kenyataannya, tanah lempung lunak secara teknis kurang menguntungkan untuk
suatu pekerjaan konstruksi. Indeks plastisitas yang tinggi, sifat ekspansif yang tinggi, daya
dukung yang rendah, dan kandungan air yang tinggi sehingga sulit terdrainasi karena
permeabilitas tanah relatif rendah, serta kompresibilitas yang besar membuat tanah ini
mengalami penurunan yang besar dan dalam waktu yang sangat lama. Hal ini seringkali
menjadi kendala saat pelaksanaannya.
Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan menggunakan metode
pre-loading yang dikombinasikan dengan pre-fabricated vertical drains (PVD). Pre-loading atau pemberian beban awal dilakukan dengan cara memberikan beban berupa timbunan
sehingga menyebabkan tanah lempung akan termampatkan sebelum konstruksi didirikan. Pre-
fabricated vertical drains adalah sistem
drainase rekayasa yang dipasang vertikal di
dalam lapisan tanah lunak. Sistem drainase
vertikal ini berbentuk menyerupai sabuk
berpenampang persegi panjang, dimana
terbagi atas bagian luar ( jacket ) sebagai
penyaring dan bagian inti (core) berupa
komponen geotekstil sebagai media
penyaliran air.
Kombinasi sistem ini bertujuan untuk mempercepat waktu konsolidasi lapisan tanah
lempung dibawahnya, sehingga penurunan yang terjadi dapat diatur sedemikian rupa sebelum
pekerjaan konstruksi dimulai. Karena dengan penggunaan PVD, aliran air pori baik pada arahvertikal maupun radial/horizontal dapat dikeluarkan lebih cepat. Sebagai salah satu tinjauan
mengenai pemanfaatan PVD adalah hasil analisa penggunaan pre-fabricated vertical drain
pada tanah lunak di daerah Surabaya-Gempol (Diana Dewi, 1998). Dari hasil analisa tersebut
didapat bahwa dengan merencanakan parameter desain dari sistem PVD, waktu untuk
mencapai penurunan tanah total dapat direncanakan sesuai dengan waktu mulainya
pelaksanaan pekerjaan konstruksi yang diinginkan.
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
3/17
KAJIAN TEORI
a. Konsolidasi Tanah Lempung
Konsolidasi merupakan proses keluarnya air dari dalam pori-pori tanah yang
menyebabkan terjadinya perubahan volume tanah (memampat). Peristiwa konsolidasi
umumnya dipicu oleh adanya beban/muatan diatas tanah. Muatan tersebut dapat berupa
timbunan tanah atau konstruksi bangunan yang berdiri diatasnya. Bila lapisan tanah
lunak mengalami beban diatasnya, maka air pori akan mengalir keluar dari lapisan
tanah tersebut dan volumenya akan berkurang atau dengan kata lain akan mengalami
konsolidasi (Wesley, 1977). Pada umumnya konsolidasi akan berlangsung satu arah
(one dimensional consolidation) yaitu yaitu pada arah vertikal saja, karena lapisan
tanah yang mengalami tambahan beban itu tidak dapat bergerak kea rah horizontal
karena tertahan oleh tanah disekitarnya (lateral pressure)
b. Koefisien Konsolidasi Vertikal
Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) menentukan kecepatan pengaliran air pada
arah vertikal dalam tanah. Karena pada umumnya konsolidasi berlangsung satu arah
saja, yaitu arah vertikal, maka koefisien konsolidasi sangat berpengaruh terhadap
kecepatan konsolidasi yang akan terjadi.
Harga Cv dapat dicari mempergu-nakan persamaan berikut ini :
dimana :
Cv = koefisien konsolidasi ( cm2/dtk )
Tv = faktor waktu tergantung dari derajat konsolidasi
t = waktu yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidas i U% (dtk)
h = tebal tanah (cm)
c. Derajat Konsolidasi Tanah
Derajat konsolidasi tanah (U) adalah perbandingan penurunan tanah pada waktu
tertentu dengan penurunan tanah total.
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
4/17
d. Perhitungan Penurunan (Sett l ement )
Besarnya penurunan konsolidasi dapat dicari mempergunakan persamaan :
Sedangkan besarnya penurunan pada kondisi lempung yang mengalami over
consolidated adalah :
Apabila ( Po + P ) < Pc
Apabila ( Po + P ) > Pc
S = penurunan ( settlement ) akibat proses konsolidasi (m),
Cc = indeks kompresi tanah,
Cs = indeks pengembangan tanah,
Po = tegangan overburden efektif (t/m2)
Pc = tegangan prakonsolidasi efektif (t/m2)
∆P = penambahan tegangan
e = angka pori, dan
H = tebal lapisan tanah lunak yang memampat (m)
e. Pre-loading
Tinggi timbunan kritis beban preloading ini dihitung berdasarkan daya dukung
tanah lempung mula-mula. Kekuatan geser tanah lempung, dalam hal ini kohesi tanah,
akan mempengaruhi tinggi timbunan yang akan pergunakan. Daya dukung tanah
lempung dalam perencanaan beban preloading dihitung sebagai berikut :
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
5/17
dimana :
cu = kohesi tanah dasar (t/m 2)
timb = berat volume tanah timbunan (t/m
3)
cr = tinggi timbunan kritis (m)
f. Beban Pre-loading Bertahap
Besarnya beban preloading yang akan diberikan dapat ditentukan terlebih
dahulu, kemudian dibandingkan dengan tinggi timbunan atau beban yang mampu
diterima oleh tanah dasar yaitu H kritis (Hcr). Apabila ternyata tinggi timbunan sebagai
beban preloading yang akan diberikan lebih besar daripada Hcr, maka timbunan
tersebut harus diletakkan secara bertahap.
Langkah-langkah pemberian beban preloading secara bertahap adalah sebagai
berikut :
1.
Menghitung pemampatan yang akan terjadi akibat timbunan setinggi Hcr ( beban tahap
I )
2. Menghitung besar pemampatan untuk U rata-rata = 90 % dan waktu yang
diperlukannya yaitu St1 dan t1.
3.
Menghitung peningkatan daya dukung tanah akibat pemampatan sebesar St 1, dengan
menggunakan persamaan :
cu/Po’ = 0,11 + 0,0037 PI
cu’ = ∆cu + cu
dimana :
∆cu = peningkatan kuat geser akibat pemampatan (t/m
2)
Po’ = Tegangan overburden efektif setelah pemampatan ( t/m2)
PI = Plasticity Index (%)
cu = kuat geser mula-mula (
t
/m
2
)cu’ = kuat geser setelah pemampatan (
t/m2)
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
6/17
4. Menghitung penambahan tinggi tim-bunan (beban tahap II) berdasarkan daya dukung
tanah yang telah meningkat yang dihitung pada langkah no. 3.
5. Menghitung besar pemampatan akibat beban tahap II untuk U rata-rata = 90 % dan
waktu yang diperlukannya, St2 dan t2.
6.
Menghitung peningkatan daya dukung setelah pemampatan akibat beban tahap II
terjadi.
7. Menentukan beban tahap III seperti langkah sebelumnya sehingga sampai total
pemampatan yang harus dihi-langkan tercapai.. Pada akhir tahap pemberian beban,
dapat diketahui tinggi akhir dari timbunan harus sama dengan tinggi timbunan
rencana.
g. Pre-Fabri cated Verti cal Drain (PVD)
Persamaan derajat konsolidasi pada tanah yang distabilisai dengan menggu-
nakan sistem PVD menurut Carrillo dalam Soedarmo G. D., dan S. J. Edy Purnomo,
1997 adalah sebagai berikut :
Uc = 1 - (1-Uh) (1-Uv)
dimana :Uc = derajat konsolidas i tanah akibat aliran vertikal dan radial.
Uh = derajat konsolidasi radial
Uv = derajat konsolidasi vertikal.
Besarnya waktu konsolidasi akibat pemakaian PVD dicari menggunakan
persamaan :
dimana :
t = waktu yang diperlukan untuk mencapai Uh (dtk)
D = diameter ekuivalen lingkaran (cm)
= 1,13 x S untuk pola susunan bujursangkar
= 1,05 x S untuk pola susunan segitiga
Ch = koefisien konsolidas i aliran horisontal (cm2/dtk)
F(n) = faktor hambatan disebabkan karena jarak antara PVD.
Uh = derajat konsolidasi tanah arah horisontal (%)
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
7/17
APLIKASI
Seiring berkembangnya teknologi geoteknik khususnya di Indonesia, aplikasi
perbaikan tanah lunak metode Preloading dengan Pre-fabricated Vertical Drain
semakin banyak digunakan dalam pekerjaan konstruksi. Selain itu, karena lebih dari
10% daratan Indonesia ditempati tanah lunak terutama pada bagian pesisir yang
lazimnya berisikan kota-kota besar seperti Jakarta dan Surabaya, maka metode ini bisa
dibilang sangat umum digunakan.
Salah satu aplikasinya di
lapangan adalah Perbaikan Tanah pada
Packing Plant PT. Semen Gresik didaerah Kariangau, Balikpapan.
Rencana packing plant PT. Semen
Gresik terletak di daerah perairan teluk
Balikpapan di desa Kariangau
Kalimantan Timur. Daerah perairan
teluk Balikpapan merupakan daerah rawa dengan pohon bakau yang rapat dan
merupakan daerah pasang surut. Elevasi permukaan tanah asli rata-rata +1,00 m LWS,
sehingga perlu penimbunan reklamasi sekitar 3 m untuk mencapai elevasi rencana +4
m LWS. Kondisi tanah existing pada lokasi proyek pembangunan Packing Plant di
Balikpapan menunjukkan kondisi tanah lempung/lanau. Tanah ini pada umumnya
mempunyai daya dukung rendah dan memiliki sifat kompresibel tinggi dan
permeabilitas yang sangat rendah. Karena memiliki sifat-sifat tersebut, tanah ini
cenderung memiliki potensi penurunan konsolidasi yang besar dan dalam waktu yang
cukup lama. Untuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu metode perbaikan
tanah untuk mempercepat proses konsolidasi. Kombinasi antara metode preloading
dengan PVD (Prefabricated Vertical Drain) merupakan salah satu metode untuk
mempercepat proses konsolidasi. Karena tanpa PVD, penurunan akan berlangsung
sangat lama.
1. Analisis Data Perencanaan
1.1
Data Tanah
Data tanah yang digunakan adalah data hasil penyelidikan tanah proyek urugan
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
8/17
lahan packing plant PT. Semen Gresik yang dilakukan oleh PT. Petrosol berupa data
SPT dan data laboratorium.
Dari hasil ploting dapat ditentukan kedalaman lapisan tanah yang terkonsolidasi
dengan nilai N-SPT < 10 yaitu hingga kedalaman - 23.00 m. Maka tebal lapisan tanah
yang terkonsolidas i sebesar 23 m (elevasi + 0.00 m hingga elevasi -23.00 m).
1.2
Data Timbunan
Material timbunan direncanakan memakai limestone yang diambil dari daerah
sekitar proyek dengan spesifikasi teknis sebagai berikut :
Sifat fisis tanah timbunan C = 0
timb = 1,8 t/m3
sat = 1,8 t/m3
= 30
Geometri timbunan
Tinggi timbunan (Hfinal) direncanakan akan ditimbun sampai elevasi + 4,00
LWS dengan elevasi tanah dasar rata-rata +1,00 m dan luas area timbunan + 10400 m2.
1.3 Data Spesifikasi Prefabricated Vertical Drain (PVD)
Jenis PVD yang digunakan pada perencanaan ini adalah CeTeau Drain CT-
D812 produksi PT. Teknindo Geosistem Unggul dengan spesifikasi:
- Weight = 80 g/m
- Thickness (a) = 100 mm
- Width (b) = 5 mm
2. Perencanaan Geometrik Reklamasi
2.1
Pembebanan
Sebelum merencanakan reklamasi lahan, hal yang perlu dilakukan terlebih
dahulu adalah menghitung beban yang akan diterima tanah dasar yang meliputi :
1. Beban Timbunan
2. Beban Traffic
Beban traffic (qtraffic), diasumsikan setara dengan timbunan setinggi 0,6 m. Jadi
beban total untuk tanah dasar adalah:
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
9/17
qtimb = 6 x 1,8 = 10,8 t/m2
qtraffic = 0,6 x 1,8 = 1,08 t/m2 +
qtotal = 11,88 t/m2
2.2 Perhitungan tinggi awal timbunan (Hinisial)
Perhitungan konsolidasi pada perencanaan ini dihitung berdasarkan
pemampatan tanah akibat konsolidasi primer (Consolidation Primary Settlement) yaitu
pada kondisi normally consolidated . Perhitungan pemampatan menggunakan
persamaan 2.2 dan 2.4. Pada persamaan tersebut, terdapat variable ∆P yang merupakan
penambahan beban akibat beban timbunan pada lapisan tanah yang ditinjau. Beban
timbunan yang digunakan untuk mencari ∆P tersebut adalah 3 t/m2, 5 t/m2, 7 t/m2, 9
t/m2, dan 11 t/m2.
2.2.1. Perhitungan Besar Pemampatan Konsolidasi
Tabel 2.1 Parameter tanah
Gambar 2.1 Sketsa Rencana Perhitungan
Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Tinggi TimbunanAwal (Hinitial) dan Settlement
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
10/17
Gambar 5.2 Grafik Hubungan antara Tinggi Timbunan Akhir (Hfinal) dengan Tinggi
Timbunan Awal (Hinitial)
Gambar 5.3 Grafik Hubungan antara Tinggi Timbunan Akhir (Hfinal) dengan Sc
(Settlement )
Dengan menggunakan persamaan pada Gambar 5.2 dan 5.3 didapatkan :
Elevasi akhir = + 4 m LWS
Elevasi tanah dasar rata-rata = + 1 m LWS
Tinggi timbunan rencana = 4 - 1 = 3 m
Hinitial = -0,06x2 + 1,5997x + 1,7151
= -0,06 (3)2 + 1,5997(3) + 1,7151
= 5,974 m
Sc = -0,06x 2 + 0, 5997x + 1,1151
= -0,06 (3)2 + 0,6118 (3) + 1,1151
= 2,374 m
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
11/17
2.3. Perhitungan Waktu Konsolidasi
Cv = 1,5 m2/th = 0,0002 cm2/dt Hdr = 23/2 =11,5 m
U = 90 %, maka Tv = 0,848 (Diperoleh dari Tabel 5.4)
Sehingga waktu konsolidasi untuk mencapai 90 % derajat konsolidasi adalah
sebagai berikut :
2.4. Perencanaan PVD
PVD dipasang sepanjang lapisan tanah yang terkonsolidasi yaitu hingga lapisan
tanah dengan nilai SPT < 10. Pada perencanaan ini perlu dilakukan perhitungan untuk
pemilihan pola dan jarak pemasangan PVD untuk mendapatkan hasil yang efisien
sesuai yang diinginkan.
2.4.1.
Pemilihan Pola Pemasangan PVD
Terdapat dua macam pola pemasangan PVD, yaitu dengan pola
pemasangan segitiga dan segiempat. Dalam perencanaan ini akan dilakukan
perhitungan pola pemasangan segitiga dan segiempat dengan jarak S yaitu 0,8
m ; 1,0 m ; 1,2 m ; 1,5 m agar mendapatkan hasil yang efisien untuk mencapai
derajat konsolidasi yang diinginkan.
2.4.2. Perhitungan Derajat Konsolidasi Vertikal (Uv)
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
12/17
Perhitungan derajat konsolidasi vertical (Uv) ditentukan dengan
menggunakan persamaan 2.9. Dalam persamaan tersebut terdapat fungsi Tv
(faktor waktu) yang dicari dengan menggunakan persamaan 2.8.
2.4.3.
Perhitungan Derajat Konsolidasi Horisontal (Uh)
Untuk menghitung derajat konsolidasi, dapat digunakan persamaan
2.17 yang berubah menjadi :
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
13/17
Dari grafik tersebut, dipilih pemasangan PVD dengan pola segitiga.
Untuk jarak pemasangan dipilih 1,0 m dengan waktu yang diperlukan untuk
mencapai konsolidasi 90 % adalah 21 minggu, dengan asumsi adanya batasan
waktu proyek sehingga diambil waktu yang tidak terlalu lama.
2.5. Penimbunan Bertahap (Preloading)
Pelaksanaan penimbunan di lapangan dilakukan secara bertahap yaitu
menggunakan asumsi kecepatan penimbunan di lapangan 50 cm/minggu. Dengan
tinggi timbunan awal (Hinitial) yang didapat dari perhitungan sebelumnya maka jumlah
tahapan penimbunan adalah sebagai berikut :
Hinitial = 5,974 m Jumlah pentahapan = 5,974 / 0,50
=11,95 tahap ~ 12 tahap
Dalam tahap penimbunan, langkah awal yang dilakukan adalah mencari tinggi
timbunan kritis (Hcr) yang mampu dipikul oleh tanah dasar agar timbunan tidak
mengalami kelongsoran. Dari hasil analisa Xstabl didapat tinggi timbunan kritis (Hcr)
= 2 m dengan SF = 1,28 lebih besar dari SFrencana = 1,2.
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
14/17
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
15/17
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
16/17
KESIMPULAN
Dalam perencanaan ini didapatkan beberapa kesimpulan yaitu : 1. Elevasi akhir timbunan yang direncanakan adalah +4 m, dengan elevasi tanah dasar rata -rata adalah +1,00 m .
2.
Tinggi timbunan awal yang dibutuhkan adalah sebesar 5,974 m dengan besar
pemampatan yang harus dihilangkan sebesar 2,374 m.
3.
Waktu yang dibutuhkan untuk pemampatan sebesar 2,374 m dan mencapai derajat
konsolidas i 90 % adalah 75 tahun apabila tidak dipergunakan PVD.
4. Apabila dipergunakan PVD tipe CeTeau-Drain CT-D812 dengan ukuran 100 mm x 5
mm dengan pola pemasangan segitiga dengan jarak pemasangan (S) 1 m memerlukan
waktu selama 21 minggu.
5.
Penimbunan dilakukan bertahap dengan kecepatan penimbunan yaitu 0,5 m/minggu
tanpa ada waktu tunggu (penundaan).
6. Lama waktu yang dibutuhkan untuk menghilangkan pemampatan sebesar 2,374 m
dengan metode preloading kombinasi pemasangan PVD adalah 13 minggu.
.
8/19/2019 Paper 1 Perbaikan Tanah
17/17
DAFTAR PUSTAKA
Kuswanda, Wahyu P. 2015. Problematika Pembangunan Pada Tanah Lunak dan Alternatif
Penanganannya.
Hidayati, Annisa.
Kombinasi Preloading dan Penggunaan Prefabricated Vertical Drainsuntuk Mempercepat Konsolidasi Tanah Lempung Lunak (Studi Kasus Tanah
Lempung Suwung Kangin) , (http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/jurnal-
teknik-sipil/article/view/18572/18346), diakses pada 19 Oktober 2015.
Anonim. Alternatif Metode Perbaikan Tanah untuk Penanganan Masalah Stabilitas Tanah
Lunak pada Packing Plant PT. Semen Gresik di Kariangau, Balikpapan,
(http://digilib.its.ac. id/public/ITS-paper-34131-3111105036-Paper.pdf), diakses pada 19
Oktober 2015.
Recommended