Post on 15-Jul-2016
description
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