Paper 1 Perbaikan Tanah

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


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.


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.


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 :


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)


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 (%)


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


8/17

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:


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


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


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)


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 :


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.


14/17


15/17


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.

.


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.

Paper 1 Perbaikan Tanah

Documents

Transcript of Paper 1 Perbaikan Tanah