PENDAHULUAN

Pembangunan dalam bidang konstruksi sipil meningkat dengan sangat pesat. Agar

bangunan konstruksi tersebut dapat berdiri dengan kokoh, maka dibutuhkan daya dukung

tanah yang sangat baik, oleh karena itu tanah memiliki peranan yang sangat penting dalam

pembangunan konstruksi sipil, karena tanah berfungsi sebagai penahan beban akibat

konstruksi diatas tanah tersebut, sehingga kuat atau tidaknya bangunan konstruksi itu juga

dipengaruhi oleh kondisi tanah yang ada. Untuk mencapai suatu kondisi tanah yang cukup

baik untuk menahan beban akibat kostruksi di atasnya, selain diperlukan perencanaan yang

matang maka pada tanah yang tidak cukup baik daya dukungnya harus melalui suatu proses

perbaikan. Pada tanah organik memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda dengan tanah

lempung. Misalnya, dalam hal sifat mekaniknya tanah organik adalah tanah yang memiliki

sifat komprebilitas dan daya dukung yang rendah. Dalam hal sifat fisik tanah organik adalah

tanah yang memiliki angka pori besar, kadar air tinggi, kandungan organik tinggi, dan adanya

serat-serat yang mengakibatkan tanah organik tidak memiliki sifat plastis. Biasanya pada

pembangunan konstruksi diatas tanah organik akan menemui beberapa permasalahan

Geoteknik. Contohnya terjadinya konsolidasi (penurunan). Tanah organik memiliki

kemampuan menyerap air yang cukup tinggi dan kondisi pengaliran air sangat tinggi. Pada

tanah organik apabila diberi pembebanan diatasnya akan menimbulkan tegangan air pori yang

akan mengakibatkan penyusutan, apabila hal ini terus dibiarkan maka akan mengakibatkan

kerusakan pada konstruksi yang dibangun diatasnya, yang diakibatkan penurunan tanah yang

berlebihan.

Oleh karena itu, sebelum dilakukan pembangunan konstruksi perlu dilakukan

perbaikan terlebih dahulu. Salah satu metoda untuk mempercepat terjadinya proses

konsolidasi yaitu dengan menggunakan metode sand drain. Metode sand drain adalah metode

yang digunakan untuk menurunkan muka air tanah tersebut agar terjadinya kelongsoran serta

perubahan bentuk pada sisi – sisi dan dasar lubang pondasi dapat dihindari. Tujuan utama

proses ini adalah memperbesar tegangan efektif dengan cara menurunkan muka air tanah dan

memaksa timbulnya tekanan negatif pada tanah pondasi agar terjadi konsolidasi atau

pemadatan terhadap tanah pondasi tersebut.

Aliran air dari arah horizontal akan di induksi oleh sand drain dan untuk aliran air arah

vertikal di induksi menggunakan pasir diatasnya. Jarak drainase arah horizontal yang lebih

pendek menambah kecepatan proses konsolidasi beberapa kali lebih cepat. Cara pembuatan

sand drain pada lakosi yang akan dilakukan perbaikan adalah dengan cara membuat lubang-

lubang pada lokasi sedalam tanah organik yang ada pada wilayah tersebut. Kemudian lubang

tersebut diisi dengan pasir,setelah diisi dengan pasir bagian atas permukaan juga ditimbun

dengan pasir untuk aliran air kearah horizontal.

Setelah itu dilakuakan pembebanan agar tanah turun yang diakibatkan oleh keluarnya

air yang terdapat dalam pori-pori tanah. Di bagian samping dari lokasi tanah yang akan

dilakukan perbaikan juga dibuatkan drain agar air pada bagian samping dapat langsung keluar.

LANDASAN TEORI

1. Dasar – Dasar Konsolidasi

Bilamana suatu lapisan tanah jenuh air diberi penambahan beban, angka tekanan air pori

akan naik secara mendadak. Pada tanah berpasir yang sangat tembus air (permeable), air dapat

mengalir dengan cepat sehingga pengaliran air-pori ke luar sebagai akibat dari kenaikan

tekanan air pori dapat selesai dengan cepat. Keluarnya air dari dalam pori selalu disertai

dengan berkurangnya volume tanah, berkurangnya volume tanah tersebut dapat menyebabkan

penurunan lapisan tanah itu. Karena air pori di dalam tanah berpasir dapat mengalir keluar

dengan cepat, maka penurunan segera dan penurunan konsolidasi dapat terjadi secara

bersamaan. Koefisien rembesan lempung adalah sangat kecil dibandingkan dengan koefisien

rembesan pasir sehingga penambahan tekanan air pori yang disebabkan oleh pembebanan

akan berkurang secara lambat laun dalam waktu yang sangat lama. Jadi untuk tanah lempung-

lembek perubahan volume yang disebabkan oleh keluarnya air dari dalam pori (yaitu

konsolidasi) akan terjadi sesudah penurunan segera. Penurunan konsolidasi tersebut biasanya

jauh lebih besar dan lebih lambat serta lama dibandingkan dengan penurunan segera.

2. Preloading

Timbunan badan jalan atau dan tanah yang berada pada lapisan tanah lempung

terkonsolidasi normal dengan kompresibilitas yang tinggi dengan kedalaman yang

terbatas, maka akan terjadi penurunan konsolidasi yang besar. Untuk mengatasi hal

tersebut maka teknik perbaikan tanah dengan preloading dapat digunakan untuk mengeliminir

masalah penurunan setelah pembangunan selesai. Jika beban merata p(p) + p(f) diletakan

pada permukaan tanah maka peurunan konsolidasi primer Sp+f :

(1)

Derajat konsolidasi rata–rata untuk seluruh kedalaman lapisan lempung pada suatu

saat t dapat dituliskan :

(2)

Untuk menentukan besarnya pertambahan beban preloding (p(f)) dan waktu (t) dapat

digunakan persamaan :

(3)

Gambar 1. Prinsip Preloading

2. Konsolidasi Vertikal

Derajat konsolidasi vertikal rata-rata dengan distribusi tekanan air pori berbentuk

sinusoidal dan aliran dua arah adalah :

Derajat konsolidasi vertical rata-rata dengan distribusi tekanan air pori konstan dan

aliran dua arah adalah :

(untuk U = 0 – 60%)

(untuk U > 60%)

Dimana :

3. Konsolidasi Radial

Ketika beban merata diberikan diatas permukaan tanah maka tekanan air pori pada

tanah lempung akan bertambah dan akan terjadi aliran dalam arah vertikal dan horizontal

(Gambar 2) Aliran arah horizontal di induksi oleh sands drain dan aliran arah vertikal akan di

induksi oleh timbunan pasir (sands blanket). Akibatnya proses desipasi tekanan air pori akan

lebih cepat sehingga terjadi penurunan. Drainase vertikal adalah suatu drainase yang diletakan

vertikal di dalam tanah dan mengalirkan air tanah melalui media tertentu secara vertikal.

Dengan dialirkannya air tanah keatas akan memperbaiki kondisi tanah dasar.

Pada sistem drainase vertikal, lapisan tanah lunak dilubangi pada jarak tertentu. Lubang

tersebut diisi pasir atau bahan sintetis yang mempunyai daya rembes air yang tinggi sehingga

air dapat mengalir kepermukaan. Setelah air naik kepermukaan, air tersebut akan dialirkan

melalui sistem drainase horizontal. Drainase vertikal adalah cara memperpendek jarak dengan

memintas lapisan tidak tembus air yang menutup lapisan permeable.

Gambar 2. Konsolidasi Radial

Derajat konsolidasi rata–rata akibat drainase radial :

Dimana :

4. Derajat Konsolidasi dengan Drainase Vertikal dan Radial

Derajat konsolidasi efektif oleh Carrillo (1942) yang terjadi pada lapisan yang dikonsolidasikan

adalah :

Sand Pile

Pemasangan vertikal drain di lapangan diusulkan dengan menggunakan grid segitiga.

Sehingga jarak dan besar areal pengaruh dari suatu vertikal drain dapat dilihat sbb :

l

Gambar 3. Grid segitiga pemasangan vertikal drain dan daerah pengaruhnya

5. Jenis-Jenis Metode Sand Drain

Metode ini dibagi dalam beberapa jenis, sesuai dengan metode pelaksanaannya yakni :

Jenis Dorongan (Driven Type)

Jenis Vibrofloation (Vibrofloation Type)

Jenis Jet Air (Water Jet Type)

Pada perencanaan drainase pasir, pertama – tama diadakan anggapan – anggapan terhadap

metode pelaksanaan, diameter kolom pasir, jarak anatar kolom pasir, serta tingkat

perbaikannya. Setelah itu baru diadakan analisa terhadap stabilitas terhadap penurunan yang

terjadi. Apabila setelah dilakukan analisa stabilitas dan penurunannya, faktor keamanan dan

penurunan sisa yang terjadi belum memnuhi harga yang diijinkan, maka harus diadakan

perubahan mengenai jarak antara kolom pasir dan tingkat perbaikannya. Analisa dilakuakan

berulang – ulang hingga memnuhi standar keamanan serta batas – batas yang diijinkan.

Penentuan panjang drainase pasir itu ditentukan oleh, ketebalan lapisan tanah kohesif,

kedalaman tanah yang akan diperbaiki tempat dimana pondasi akan dibuat. Mengginggat

apabila panjang dari kolom drinase terlalu panjang, maka unutk proses pelaksanaannya akan

sulit dilaksanakan sehingga panjang dari kolom drainase dibatasi sampai kira – kira 25 m – 30

m. Dilain pihak diameter dari kolom drainase (dw) dapat ditentukan secara bebas antara 25 m –

50 cm tegantung dari mesin – mesin yang digunakan untuk menggali lubang.

Diameter kolom yang kecil memerlukan bahan (pasir) yang sedikit dan

pelaksanaannya tidak rumit. Akan tetapi, apabila tanah yang akan dibuatkan lubang drainase

sangat lunak (dapat mengalami deformasi geser) maka, kolom akan sangat mudah terputus

sewaktu pelaksanaan penggalian. Sehingga dalam penerapannya harus dicapai lebar efektif

(def). Dijepang dalam pelaksanaannya sering digunakan panjang efektif (def) = 1,5 m – 1.3 m.

PEMBAHASAN KASUS

Perbaikan tanah dilaksanakan melalui analisis timbunan badan jalan diatas tanah lunak

daerah Aie Pacah kota Padang. Tanda-tanda penurunan (settlement) dibeberapa ruas jalan

ditandai dengan tergenangnya air dibeberapa tempat setelah beberapa tahun konstruksi selesai.

Bila struktur dibangun diatas timbunan yang belum terkonsolidasi 90% maka ini akan

membahayakan struktur itu sendiri. Penurunan dapat menyebabkan retak-retak pada bangunan

dan badan jalan akan rusak. Hal ini akan membahayakan jalan dan bangunan yang ada

disekitar kawasan terminal tersebut.

1. Pengujian dan hasil lapangan dan laboraterium

Sampling tanah dipilih pada 25 titik dari stasiun 0+500 sampai dengan stasiun 20+250.

Data tanah diambil pada stasiun 0+500 dengan asumsi bahwa kondisi tanah pada satasiun ini

dapat mewakili karakteristik tanah secara keseluruhan, karena kondisi tanah.tersebut lembek.

Pengambilan sampling tanah dilakukan dengan menggunakan beberapa peralatan diantaranya:

a. Boring Mechine

b. Standard Penetration Test

c. Sondir Test

Selanjutnya tanah sampling yang telah diambil dibawa ke laboratorium untuk dilakukan

penelitian agar dapat dilakukan evaluasi dan identifikasi. Untuk mengetahui karakteristik

tanah dasar, dilakukan penelitian yang berupa:

a. Test Volumetri dan Gravimetri

b. Test Atterberg

c. Test konsolidasi

d. Test Triaxial

e. Test Analisi Saringan

2. Uji Karakteristik Tanah Dasar

Berdasarkan hasil dari test beberapa test yang telah dilakukan didapatkan hasil seperti

pada table :

Tabel 1 Tabel 2.

Dari table 1

Sensitivitas dari tanah di lokasi penelitian adalah normal.

.

Tabel 3 Tabel 4

Darti table 3 dapat diketahui bahwa tanah dasar pada lokasi ini tergolong tanah

lempung (clay) dengan batas cair (LL) tinggi; yang pada umumnya berkarakter

buruk dengan kekuatan rendah dan compressibility tinggi

Dari table 4 dapat diketahui bahwa harga Cc relatif besar. Sehingga penurunan

yang akan terjadi cukup besar. Sedangkan harga Cv relativ kecil, sehingga waktu

selesainya penurunan cukup lama.

Tabel 5

Dari data analisis test saringan dapat diketahui bahwa tanah dasar bergradasi buruk dengan

karakteristik tanah lempung kelanauan. Perbaikan stabilitas tanah dimaksudkan untuk

melaksanakan pemadatan tanah yang dilakukan secara bertahab sebagai landasan dasar

untuk pekerjaan jalan dengan tujuan agar tanah tersebut tidak lagi penurunan. Stabilisasi

tanah juga dimaksudkan untuk menaikkan daya dukung pada lapis tanah dasar agar

mampu menahan beban di atasnya. Stabilisasi dengan metode vertical sand drain secara

teoritis merupakan suatu metode alternatif yang sangat relevan dan aplikatif ditinjau dari

sisi teknis, non teknis dan sisi ekonomis.

3. Analisis Kolom Pasir

Secara teknis yang perlu diperhatikan adalah diameter sand drain, kedalaman kolom

pasir, koefisien permeabilitas pasir, jarak antar kolom pasir yang bisa didisain dengan

pola bujur sangkar (square patent) atau dengan pola segi tiga (triangular pattern).(Suyono

dan Nakaawa, 1983).

4. Analisis Settlement dan Konsolidasi

Konsolidasi Secara teori, satu lapis tanah setebal H diberikan tambahan beban (∆P) di

atasnya; maka air pori akan mengalir dari lapisan tersebut. Kondisi ini dikatakan bahwa

tanah mengalami mengalami proses konsolidasi. Kecepatan penurunan akibat konsolidasi

tergantung dari derajat konsolidasi yang ditinjau; ketebalan lapisan dan koefisien

konsolidasi. Tanah dasar di lokasi sampling merupakan tanah type normally consolidated

dari tanah alluvial (endapan sungai) yang berupa tanah organik dan kohesif. Tanah dasar

yang merupakan tanah lunak yang diperkirakan mengalami konsolidasi settlement yaitu

lempung (clay) atau lanau (silt) sampai nilai SPT < 10.

5. Analisis Embankment

Embankment adalah bagian badan jalan berupa timbunan yang mendukung konstruksi

perkerasan. Di kolasi penelitian, tinggi embankment direncanakan setinggi 3 m termasuk

lapisan sand blanked setebal 0,5 m yang berfungsi sebagai drain kolektor. Material di atas

sand blanked merupakan material yang diambil dari salah satu quarry dengan data seperti

pada Tabel 6.

6. Analisis Vertical Sand Drain

Data tanah timbunan yang digunakan sebagai dasar perhitungan tertera pada Tabel :

Tabel 7 Tabel 8

Langkah awal metode ini adalah dengan cara menghitung over burden pressure

dengan menghitung beban awal Po awal dan Po pada tiga jenis lapisan tanah. Pengaruh

beban tambahan ∆P sampai kedalaman tertentu dihitung dengan memakai grafik

osterberg (beban trapesium). Selanjutnya juga dihitung qo untuk timbunan 1 (qo1) dan

timbunan 2 (qo2). Perhitungan ∆P dapat dilihat pada Tabel 8.

Tinjauan terhadap Immediate Settlement juga perlu dihitung. Dengan nila

Si = 0,082 cm untuk Lapisan I;

Si = 0,0658 cm untuk Lapisan II;

Si = 0,054 cm untuk Lapisan III.

Karena penurunan akibat immediate settlement nilai kecil, sehingga dapat diabaikan.

Hasil akhir dari penelitian dapat dilihat pada tabel perhitungn penurunan dan kecepatan

penurunan pada tiap tingkat derajad konsolidasi.

7. Kesimpulan

a. Penggunaan Vertical Sand Drain bukan untuk memperbesar settlement, tetapi pada

dasarnya adalah untuk mempercepat proses konsolidasi yang terjadi. Yaitu dengan

jalan memperpendek lintasan air pori tanah dengan mengalirkan menuju Vertical Sand

Drain.

b. Pemasangan pola Vertical Sand Drain seperti pola segi tiga dan pola segi empat dengan

jarak tertentu sangat tergantung pada kondisi tanah setempat dan lamanya waktu

konsolidasi yang tersedia.

c. Akibat dari pemasangan Vertical Sand Drain dan pemberian tanah timbunan, maka

akan menaikkan tegangan air pori tanah. Ini terjadi sampai waktu tertentu dan setelah

air pori mengalir keluar maka tekanan akibat beban itu berangsur-angsur dipikul oleh

butir-butir tanah.

DAFTAR PUSTAKA

S.Suyono dan Nakasawa, 1983, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT. Pradnya

Paramita, Jakarta.

Braja M. Das, Mekanika Tanah, 1988, Prinsip-Prinsip Mekanika Rekayasa Geoteknik,

Erlangga Jl. Kramat IV/11 Jakarta.

Bowles,JE, J.K. Hainim, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah)

Erlangga Jl. Kramat IV/11 Jakarta