Vacuum Consolidation Method€¦ · Faktor keamanan kestabilan lereng timbunan dalam masa...
Transcript of Vacuum Consolidation Method€¦ · Faktor keamanan kestabilan lereng timbunan dalam masa...
Vacuum Consolidation MethodPERBAIKAN TANAH JALAN TOL RUASPALEMBANG – SIMPANG INDRALAYA
Outline
Perhitungan Teknis danDasar TeoriVACUUM CONSOLIDATION METHOD
Vacuum Consolidation Method
Vacuum Consolidation Method (VCM) terdiri dari:
•sistem drainase vertikal melalui Perforated Vertical Drain (PVD)
•sistem drainase horisontal melalui media pasir & Perforated Horizontal Pipe (PHD).
Keseluruhan sistem kemudian ditutup dengan
geomembrane supaya kedap terhadap air dan udara dari
luar. Konsolidasi bersifat isotropik sehingga risiko
ketidakstabilan lereng dapat dieliminir/dihindari.
Geomembrane tersebut selanjutnya dikunci kedalam lapisan kedap di sekeliling area yang akan di vakum.
proses konsolidasi antara 3 – 4
bulan per area kerja.
Spesifikasi dan Acuan Persyaratan
Acuan
•Panduan Geoteknik 4, Desain dan Konstruksi Timbunan Jalan pada Tanah Lunak. Pedoman Kimpraswil No: Pt T-10-2002-B, 2002.
•Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM/2013. Dirjen Bina MargaKementerian PU
Spesifikasi yang ditetapkan adalah sebagai berikut :
Penurunan pascakonstruksi kurang dari10 cm dalam waktu 10
tahun (diukur darielevasi subgrade final).
Derajat konsolidasimencapai minimum 90%
(Perhitunganmenggunakan metode
Asaoka didasarkan saaturugan pada elevasi
subgrade final).
Faktor keamanankestabilan lereng
timbunan minimum sebesar 1.5 (perhitungandilakukan pada kondisilayanan dengan bebanperkerasan dan beban
lalu lintas).
Daya dukung ijin di ataslapisan subgrade
minimum 110 kPadengan faktor
keamanan 2 (pengujianmenggunakan Plate
Load Test denganukuran pelat 1 x 1 m).
Ketebalan material subgrade dengan
menggunakan material urugan borrow adalah
minimum 1 m (spesifikasi material
urugan mengacustandar nasional yang
ditetapkan).
Spesifikasi dan Acuan Persyaratan
Stabilitas lereng
Kondisi layanan > 1.5
Perkerasan Fleksibel
Base Coarse
Timbunan Biasa (Borrow Material) sbg lapis
permukaan subgrade
Ketebalan minimum 1 m (+ 0.20 m dgn menaikkan FG)Geomembrane & Geotekstile
Urugan pasir (tidak dipadatkan)/Sand Blanket sebagai lapisan
drainase system vacuum dengan Ketebalan 0,5 m
Urugan material pengisi (tidak dipadatkan)
Tidak mengandung material organik
ketebalan tidak ditentukan
Lapisan tanah lempung lunak (tanah asli)
PVD harus mencapai bagian bawah lapisan tanah lunak
Geotekstile conditional
Geotekstile jika material
pengisi pakai tanah lunak
Penurunan pasca konstruksi
< 10 cm per 10 tahun
Derajat konsolidasi > 90%Daya dukung ijin 110
kpa
Muka tanah setelah stripping 20– 30 cm
Sk
em
ala
pis
an
tim
bu
nan
berd
asa
rka
nsy
ara
td
an
spesi
fik
asi
tek
nis
Khusus utk Lokasi Trial (Sta.0+000 – 3+050), material Urugan Pengisi dipakai
Pasir.
Spesifikasi dan Acuan Persyaratan
Selama masa Pelaksanaan (penurunan yg terjadi sebelum
perkerasan jalan dilaksanakan),penurunan tanah harus mencapaiderajat konsolidasi minimum 90%(Panduan Geoteknik 4 tabel 5-8)
Besaran Derajat Konsolidasidiperoleh dengan formula:
Sn/S100
Penurunan tanah paskaKonstruksi (selama masa
operasional) tidak lebih dari 10 cm selama 10 tahun (Manual Desain
Perkerasan Jalan, Nomor 02/M/BM/2013).
Agar persyaratan penurunantanah selama masa
operasional tidak lebih dari10 cm selama 10 tahun dapatterpenuhi, maka tanah harusdibebani dengan beban yang lebih besar dari beban kerja
Faktor keamanan kestabilanlereng timbunan dalam masa
operasional minimum 1.5(Panduan Geoteknik 4, Tabel 5-7)
Faktor ini utk menganalisa stabilitas timbunan guna
mengurangi resikokeruntuhan jangka pendek
pada selama dan segera setelah selesai pelaksanaan.
Panduan Geoteknik 4, Desain dan Konstruksi Timbunan Jalan pada Tanah Lunak, Pedoman
Kimpraswil No: Pt T-10-2002-B, 2002
Stability analysis
Settlement analysis
Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM/2013Dirjen Bina Marga Kementerian PU
Spesifikasi dan Acuan Persyaratan
4. Daya dukung ijin di atas lapisan subgrade minimum 110 kPa dengan faktor keamanan 2
- Pengujian menggunakan Plate Load Test dengan ukuran pelat uji 1 x 1 m.
- Besarnya beban yang diberikan ke atas tanah diukur melalui pembacaan Pressure Gauge
- penurunan yang terjadi atas beban tersebut diukur melalui pembacaan Dial Gauge.
- Secara berkala beban dinaikkan dan menurunan yang terjadi di ukur.
- Hasil pembacaan tersebut kemudian di plot ke dalam kurva beban terhadap penurunan
Spesifikasi dan Acuan Persyaratan
•Pemadatan timbunan biasa:
•Untuk material timbunan dari tanah, pemadatanmenggunakan sheepfoot roller
•Untuk material timbunan dari material granular menggunakan vibro roller
•Maksud utama dari stripping untuk menghilangkanmaterial organik.
•Pemasangan geotekstile diatas tanah dasar menggunakangeotekstile woven dengan kondisi apabila tanah dasardalam keadaan basah dan apabila tanah dasar dalamkondisi kering maka bisa tidak diperlukan pemasangangeotekstile.
•Untuk mengakomodasi adanya penurunan sekunder makatinggi elevasi Finish Grade di naikkan 20 cm,
•Ketinggian jalan kerja variasi, sehingga bisa dilewati pada
Catatan yang perlu diperhatikan:
Tipikal Cross Section Metode Vacuum
Alternatif metode konstruksi tidak menggunakan tanggul
Catatan:
1. Digunakan pada kondisi tanah
eksisting yang tergenang air
2. Material pengisi berupa pasir
3. Material timbunan pengisi tidak
boleh mengandung material
organik seperti kayu, ranting dan
akar pohon
Catatan:
1. Digunakan pada kondisi tanah
eksisting tidak tergenang air
2. Material pengisi berupa pasir
3. Material timbunan pengisi
tidak boleh mengandung
material organik seperti kayu,
ranting dan akar pohon
Alternatif metode konstruksi menggunakan tanggul
Depth
(m) BH-01 BH-02 BH-04 BH-06 BH-08 BH-09 BH-10 BH-12 BH-13 BH-14
STA 1+000 1+850 3+650 5+900 7+125 8+050 9+625 12+000 14+100 16+100 17+650 19+000 20+050 21+400
1.5 0 0 0 0 0 0 2 4 0 19 1 5 0 18
3.0 0 1 0 2 0 0 0 8 0 13 0 7 2 16
4.5 1 1 2 2 0 1 0 9 2 16 0 8 6 16
6.0 3 1 0 5 1 5 0 12 2 18 0 7 13 13
7.5 0 1 2 9 1 5 6 9 3 20 4 8 19 14
9.0 0 2 4 17 5 5 6 7 10 17 3 6 31 18
10.5 1 3 7 13 5 2 8 1 7 19 2 11 36 15
12.0 2 4 9 4 7 3 0 1 8 53 2 14 40 18
13.5 6 4 12 9 7 10 2 2 3 56 18 14 40 21
15.0 14 12 14 9 15 11 2 3 10 58 13 32 32 15
16.5 8 13 35 9 20 19 4 8 15 36 14 25 35 16
18.0 10 14 50 23 20 18 5 17 24 41 10 26 38 17
19.5 23 16 50 22 20 25 6 15 24 40 14 27 40 21
21.0 24 18 8 26 50 27 13 16 30 34 15 23 41 20
22.5 28 22 43 29 50 40 31 15 27 49 11 21 39 34
24.0 25 24 27 20 50 62 35 17 36 41 50 21 40 39
BH-05 BH-07BH-03 BH-11
Perhitungan Settlement
Kondisi Tanah Dasar:
Berdasarkan data SPT , kedalaman tanah lunak bervariasi dan terdalam dapat
mencapai 16.5 m. Sebagian besar area memiliki tanah lunak sedalam sekitar 12 m.
Artinya penurunan konsolidasi menjadi isu utama.
Soft soil layer
Consolida
tion
settlement15m
Soft soil layer
Backfill for settlement
compensation
Backfill for leveling
Base coarse
Flexible pavement
+1.895
+5.5080.26m
0.44m
2.9m
15m
??
Perhitungan Settlement
Tanah lunak yang dibebani akan mengalami penurunan akibat proses
konsolidasi. Ketebalan pavement dan urugan untuk mencapai elevasi final
dapat dihitung berdasarkan elevasi tanah awal dan elevasi rencana. Namun
besarnya penurunan akibat konsolidasi harus dihitung.
PROJECT INFORMATION
Project : Load geometry : Trapesium 28.90 m (top)
Location : Width Top : 28.90 m
Owner : Bottom : 43.35 m
Date : Average : 36.13 m 43.35 m (bottom)
INITIAL DATA level backfill : 2.90 m Initial soil level : + 1.90
G.W.T : 1.00 Settlement compensation : 1.60 m Final soil level : + 5.51
Ds (t/m2) : 10.81 Backfill and working load Total backfill : 4.50 m Vacuum load : t/m2
Ds (t/m2) : - Vacuum load Soil unit weight : 1.67 t/m3 Working load : t/m2
e : 1.00 100% Consolidation degree
TOTAL DEPTH : 15.00 M
100% CONSOLIDATION SETTLEMENT : 1.60 M
Layer desc G.W.T Top Bot g (t/m3) eoi Cci hi (m) g' (t/m3) s'mid s'bot s'voi svi Sc (m) S Sc (m) Sc S Sc
1 0 - 1.00 1.45 2.13 0.89 1.00 1.45 0.72 1.45 0.72 10.66 - - 0% 0%
2 1 1.00 2.75 1.45 2.13 0.89 1.75 0.45 0.39 0.78 1.84 10.27 0.41 0.41 25% 25%
3 1 2.75 4.25 1.47 2.44 0.83 1.50 0.47 0.35 0.70 2.58 9.85 0.25 0.65 15% 41%
4 1 4.25 5.75 1.47 2.44 0.83 1.50 0.47 0.35 0.70 3.28 9.49 0.21 0.87 13% 54%
5 1 5.75 7.25 1.47 2.44 0.83 1.50 0.47 0.35 0.70 3.97 9.16 0.19 1.06 12% 66%
6 1 7.25 8.92 1.54 1.68 0.48 1.67 0.54 0.45 0.89 4.77 8.83 0.14 1.19 8% 74%
7 1 8.92 10.58 1.54 1.68 0.48 1.67 0.54 0.45 0.89 5.66 8.51 0.12 1.31 7% 82%
8 1 10.58 12.25 1.54 1.68 0.48 1.67 0.54 0.45 0.89 6.55 8.21 0.11 1.42 7% 88%
9 1 12.25 13.63 1.53 1.91 0.65 1.38 0.53 0.36 0.72 7.36 7.96 0.10 1.51 6% 94%
10 1 13.63 15.00 1.53 1.91 0.65 1.38 0.53 0.36 0.72 8.08 7.74 0.09 1.60 6% 100%
-
3.29
INITIAL DATA LAYER ELEVATION PARAMETER BASIC CALC ( t ; m ) SETTLEMENT Sc RATIO
CONSOLIDATION SETTLEMENT CALCULATION SHEET (Nc SOIL)
Jalan tol Palembang - Indralaya
BH-2. STA 1+850. Working load 3.29 t/m2
Hutama Karya
12-Jul-2015
3.61 m
(height)
0% 50% 100%
0%
25%
15%
13%
12%
8%
7%
7%
6%
6%
CO
NS
OL
IDA
TIO
N S
ET
TL
EM
EN
T O
N
WO
RK
ING
LO
AD
Under working load 3.29 t/m2 :
100% consolidation settl = 1.60 m
Perhitungan Settlement
Penurunan konsolidasi total (100%) atas beban kerja (3.29 t/m2) adalah sebesar 2.32 m.
Beban kerja terdiri atas beban lalu lintas 1 t/m2 + 26 cm perkerasan fleksibel dan 44 m base coarse
PROJECT INFORMATION
Project : Load geometry : Trapesium 28.90 m (top)
Location : Width Top : 28.90 m
Owner : Bottom : 43.35 m
Date : Average : 36.13 m 43.35 m (bottom)
INITIAL DATA level backfill : 2.90 m Initial soil level : + 1.90
G.W.T : 1.00 Settlement compensation : 1.76 m Final soil level : + 5.51
Ds (t/m2) : 7.78 Backfill and working load Total backfill : 4.66 m Vacuum load : t/m2
Ds (t/m2) : 8.00 Vacuum load Soil unit weight : 1.67 t/m3 Working load : t/m2
e : 0.85 90% Consolidation degree
TOTAL DEPTH : 15.00 M
90% CONSOLIDATION SETTLEMENT : 1.76 M
Layer desc G.W.T Top Bot g (t/m3) eoi Cci hi (m) g' (t/m3) s'mid s'bot s'voi svi Sc (m) S Sc (m) Sc S Sc
1 0 - 1.00 1.45 2.13 0.89 1.00 1.45 0.72 1.45 0.72 15.68 - - 0% 0%
2 1 1.00 2.75 1.45 2.13 0.89 1.75 0.45 0.39 0.78 1.84 15.40 0.41 0.41 23% 23%
3 1 2.75 4.25 1.47 2.44 0.83 1.50 0.47 0.35 0.70 2.58 15.09 0.26 0.67 15% 38%
4 1 4.25 5.75 1.47 2.44 0.83 1.50 0.47 0.35 0.70 3.28 14.84 0.23 0.90 13% 51%
5 1 5.75 7.25 1.47 2.44 0.83 1.50 0.47 0.35 0.70 3.97 14.60 0.21 1.11 12% 63%
6 1 7.25 8.92 1.54 1.68 0.48 1.67 0.54 0.45 0.89 4.77 14.36 0.15 1.26 9% 72%
7 1 8.92 10.58 1.54 1.68 0.48 1.67 0.54 0.45 0.89 5.66 14.13 0.14 1.40 8% 80%
8 1 10.58 12.25 1.54 1.68 0.48 1.67 0.54 0.45 0.89 6.55 13.91 0.13 1.53 7% 87%
9 1 12.25 13.63 1.53 1.91 0.65 1.38 0.53 0.36 0.72 7.36 13.73 0.12 1.65 7% 94%
10 1 13.63 15.00 1.53 1.91 0.65 1.38 0.53 0.36 0.72 8.08 13.57 0.11 1.76 6% 100%
8.00
-
INITIAL DATA LAYER ELEVATION PARAMETER BASIC CALC ( t ; m ) SETTLEMENT Sc RATIO
CONSOLIDATION SETTLEMENT CALCULATION SHEET (Nc SOIL)
Jalan tol Palembang - Indralaya
BH-2. STA 1+850. Working load 3.29 t/m2 3.61 m
(height) Hutama Karya
12-Jul-2015
0% 50% 100%
0%
23%
15%
13%
12%
9%
8%
7%
7%
6%
Under Vacuum 80 kPa ≈ 8 t/m2 :
90% consolidation settl = 1.76 m
CO
NS
OL
IDA
TIO
N S
ET
TL
EM
EN
T O
N
VA
CU
UM
LO
AD
Perhitungan Settlement
Penurunan konsolidasi 90% akibat vacuum adalah sebesar 2.47 m.
Beban vacuum yang digunakan sebesar 80 kPa atau sekitar 8 t/m2.
Perhitungan Settlement
Dari perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa post settlement atas beban
rencana dapat di eliminasi dan kriteria derajat konsolidasi > 90% dapat
dipenuhi.
Under working load 3.29 t/m2 : 100%
consolidation settl= 1.60 m
Under Vacuum 80 kPa ≈ 8 t/m2 : 90% consolidation settl
= 1.76 m
Consolidation degree > 90% under
working load OK
Post settlement < 10 cm OK
Metodologi PelaksanaanVACUUM CONSOLIDATION METHOD
Flow Chart Vacuum Process
START
CONSTRUCTIONPREPARATION
Land Clearing Soil Investigation
Clearing Stripping Grubbing CPT SPT
PHD Installation
PVD Installation
Filling (Sand)
Geotextile Woven
Filter PipeMain Pipe
Sealing Wall
GeomembraneStart PumpGeotextile Non
Woven
Monitoring
Instrument
Installation
Daily Monitoring
80 Kpa?Back Filling
FINISH
YES
NO
Measurement & Land Clearing
1
ROW 60 m
Limit of the road 28 m
CLL R
Survey and Measurement
Sand Fill Limit
45m
2 Clearing, Stripping, & Grubbing 20-30 cm
20 – 30 cm
Soil InvestigationSoil Investigation (CPT)3
ZONE 1
No. STADepth PVD Instalation
(qc ≤ 0,8 Mpa) (m)
1 0+050 18.5
2 0+100 19
3 0+150 18
4 0+200 19
5 0+250 19
6 0+300 18
7 0+350 18.5
8 0+400 18.5
9 0+450 19
10 0+500 18
11 0+550 18
12 0+600 17.5
13 0+650 17.5
14 0+700 17
ZONE 2
No. STADepth PVD Instalation
(qc ≤ 0,8 Mpa) (m)
1 0+750 19
2 0+800 19
3 0+850 15
4 0+900 15
5 0+950 16
6 1+000 16.5
7 1+050 17
8 1+100 17
9 1+150 18
ZONE 3
No. STADepth PVD Instalation
(qc ≤ 0,8 Mpa) (m)
1 2+500 18.5
2 2+550 18.5
3 2+600 20
4 2+650 20
5 2+700 20
6 2+750 17
7 2+800 16
8 2+850 18.5
9 2+900 18.5
10 3+000 17.5
Soil InvestigationSoil Investigation (N-SPT)3
Depth
(m) BH-01 BH-02 BH-04 BH-06 BH-08 BH-09 BH-10 BH-12 BH-13 BH-14
STA 1+000 1+850 3+650 5+900 7+125 8+050 9+625 12+000 14+100 16+100 17+650 19+000 20+050 21+400
1.5 0 0 0 0 0 0 2 4 0 19 1 5 0 18
3.0 0 1 0 2 0 0 0 8 0 13 0 7 2 16
4.5 1 1 2 2 0 1 0 9 2 16 0 8 6 16
6.0 3 1 0 5 1 5 0 12 2 18 0 7 13 13
7.5 0 1 2 9 1 5 6 9 3 20 4 8 19 14
9.0 0 2 4 17 5 5 6 7 10 17 3 6 31 18
10.5 1 3 7 13 5 2 8 1 7 19 2 11 36 15
12.0 2 4 9 4 7 3 0 1 8 53 2 14 40 18
13.5 6 4 12 9 7 10 2 2 3 56 18 14 40 21
15.0 14 12 14 9 15 11 2 3 10 58 13 32 32 15
16.5 8 13 35 9 20 19 4 8 15 36 14 25 35 16
18.0 10 14 50 23 20 18 5 17 24 41 10 26 38 17
19.5 23 16 50 22 20 25 6 15 24 40 14 27 40 21
21.0 24 18 8 26 50 27 13 16 30 34 15 23 41 20
22.5 28 22 43 29 50 40 31 15 27 49 11 21 39 34
24.0 25 24 27 20 50 62 35 17 36 41 50 21 40 39
BH-05 BH-07BH-03 BH-11
No CONSISTENCY SPT (N)
1 Very soft < 2
2 Soft 2 - 4
Geotextile Woven & Filling Sand
4 Geotextile Woven Installation
The length of geotextille Woven installation on main road 65 m
5 Filling Sand
3 m
Drilling Process
6
Depth of borring 5 m
Drilling Machine
Hole distance 1 x 1 m
PVD Installation
7 Drilling Machine
Depth average of PVD 18 m
Layout PVD ( 1 x 1 m)
PHD Installation8 PHD Installation Process
The distance per 3 m
PHD
Installation
Main Pipe Ø 63 mm
20 – 30 cm
Filter Pipe Ø 50 mm
9 Sealing Wall
Sealing Wall &
Geomembrane Spreading
Average Depth 4 m
1. Geotextile Non Woven 1 Layer (Top Sand)
2. Geomembrane 2 Layer (Top Geotextile Non Woven)
Sealing Wall
Metodologi PemantauanVACUUM CONSOLIDATION METHOD
The distance 400 m
0+200 0+300 0+400 0+500 0+6000+100
Piezo Meter
Extenso Meter
Peizometer dan Extensometer
The distance 360 m
0+2000+300
0+400 0+5000+600
0+100
Inclino Meter Inclino Meter Installation
Inclinometer
TRP Monitoring
TRP Monitoring
TRP Monitoring
TRP Monitoring
HASIL UJI COBAVACUUM CONSOLIDATION METHOD
The EndPerbaikan tanah jalan tolRuas Palembang – SimpangIndralaya