PEMILIHAN METODE PERBAIKAN TANAH UNTUK KAWASAN PANTAI (STUDI KASUS: DI WILAYAH PELABUHAN TANJUNG PERAK SURABAYA)

Transkripsi

1 PEMILIHAN METODE PERBAIKAN TANAH UNTUK KAWASAN PANTAI (STUDI KASUS: DI WILAYAH PELABUHAN TANJUNG PERAK SURABAYA) Indra Nurtjahjaningtyas Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil, PS Teknik Universitas Jember Abstract Industrial estate in Surabaya and its suburban is planned t be develped n the cast area because it is impssible t expand Industrial estate at the Hinterland. This master plan is cnstrained by grund sil cnditin at that lcatin. Especially, at Harbr site, it is frmed frm tickly sft-sil-layer. This type f sil will make a high cnslidatin if embankment is laded. This research aims t find a suitable methd fr sil imprvement n area. The methd used fr sil cnslidatin is prelading with direct lading. This methd was cnducted at tw phases. Then, Vertical drain system was used t accelerate cmpactin time. Furthermre, five alternatives f sil cnslidatin methd (i.e. stne clumns, getextile, cmbinatin f stne clumn and getextile, micrpile and cmbinatin f micrpile and getextile) were cnducted t avid sliding. The research result cncludes that the mst suitable methd fr this area is vertical drain, with cmbinatin f getextile and micrpile (alternative 5). Keywrds: prelading, vertical drain. PENDAHULUAN Perkembangan industri di Indnesia dewasa ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Hal ini dapat dilihat dari makin bertambahnya kawasan industri di kta-kta besar maupun kecil. Di Surabaya dan sekitarnya, pengembangan kawasan industri di darat sudah tidak mungkin dilakukan, leh karena itu pengembangan lebih diarahkan ke wilayah pantai, terutama untuk industri ringan sampai sedang yang tidak mempunyai limbah B3. Kndisi tanah dasar di daerah pantai, khususnya di wilayah Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya mempunyai lapisan tanah lunak yang tebal dan besar pemampatan yang tinggi bila dibebani tanah timbunan. Dengan melihat kndisi tanah tersebut maka dilakukan penelitian untuk memilih metde perbaikan tanah yang tepat. Sistem pembebanan yang direncanakan adalah prelading dengan pembebanan langsung yang dilaksanakan dua tahap dan untuk mempercepat waktu pemampatan digunakan vertical drain. Untuk menghindari sliding yang terjadi pada talud direncanakan 5 alternatif perkuatan tanah. Alternatif 1 perkuatan tanah dengan stne clumn, alternatif 2 perkuatan tanah dengan getextile, alternatif 3 kmbinasi stne clumn dan getextile, alternatif 4 perkuatan tanah dengan micrpile, dan alternatif 5 kmbinasi micrpile dan getextile. Tujuan dari penelitian ini adalah memilih metde perbaikan tanah yang tepat untuk kawasan pantai di wilayah Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya, dengan mempertimbangkan besar dan lama waktu pemampatan. Pemampatan pada tanah dasar akan terjadi apabila tanah dasar tersebut menerima beban di atasnya. Pemampatan tersebut disebabkan leh adanya defrmasi partikel tanah, relkasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pri dan sebabsebab lain. Pada umumnya, pemampatan pada tanah yang disebabkan leh pembebanan dapat dibagi dalam tiga kelmpk besar, yaitu: 1. Pemampatan segera (immediately settlement), Si, yang merupakan akibat dari perubahan elastis dari butiran tanah tanpa adanya perubahan kadar air. 2. Pemampatan knslidasi (cnslidatin settlement), Sc, yaitu pemampatan yang disebabkan leh keluarnya air dari dalam pripri tanah. 3. Pemampatan sekunder (secndary settlement), Ss, merupakan pemampatan yang diakibatkan leh adanya penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah. MEDIA TEKNIK SIPIL/Juli 2005/65

2 Perumusan yang dipakai dalam perhitungan pemampatan knslidasi akibat adanya beban terbagi rata berdasarkan sejarah pembebanannya adalah: Cc σ ' + σ Sc= H lg...[1] 1+ e σ ' Untuk tanah yang terknslidasi secara nrmal, Untuk tanah yang terknslidasi lebih, apabila σ + σ < σ c, maka: Cs σ ' + σ Sc= H lg...[2] + e σ ' 1 Apabila σ + σ > σ c, maka: Cs σ c ' Cc σ ' + σ Sc= H lg + H lg..[3] 1+ e σ ' 1+ e σ c ' dimana: H = tebal lapisan tanah yang mengalami pemampatan E = angka pri tanah sebelum dibebani σ = tegangan efektif verburden σ c = tegangan praknslidasi efektif σ = penambahan tekanan akibat beban luar Cc = indeks kmpresi Cs = indeks mengembang Metda prelading (pemberian beban awal) merupakan salah satu metda perbaikan tanah lembek yang umum dipakai di Indnesia dan sangat cck digunakan untuk pembangunan jalan dan beban prelading tersedia. Dengan cara prelading, tanah dasar yang lembek akan termampatkan sebelum knstruksi yang direncanakan didirikan. Hal ini menyebabkan daya dukung lapisan tanah dasar yang lembek meningkat dan pemampatan yang terjadi pada saat knstruksi didirikan menjadi lebih kecil atau hilang sama sekali. Sebagai knsep dasar prelading adalah menentukan besar beban yang harus diberikan untuk menghilangkan pemampatan yang diperkirakan akan terjadi akibat beban rencana. Dalam hal ini perencanaan beban prelading dibatasi leh daya dukung tanah dasar. 2 Tv. H t= [4] Cv Dalam merencanakan suatu pekerjaan vertical drain pada umumnya digunakan pendekatan-pendekatan sebagai berikut : a) Adanya pekerjaan vertical drain harus mampu menanggulangi keterbatasan waktu pelaksanaan kntruksi suatu pryek pembangunan jalan dan mampu memperkecil tingkat penurunan permukaan jalan setelah pembangunan jalan selesai pada tingkat penurunan yang masih dalam batas-batas tleransi yang tidak mengakibatkan kerusakan jalan. b) Adanya pekerjaan vertical drain harus didukung dengan data penyelidikan dan infrmasi tanah dasar yang lengkap dan detail agar besar dan lama waktu penurunan jalan yang akan terjadi dapat diantisipasi dengan benar dan tepat. c) Adanya pekerjaan vertical drain harus merupakan satu kesatuan dengan pekerjaan timbunan/embankment jalan sehubungan dengan terbatasnya kemampuan daya dukung tanah dasar lunak dalam menerima beban timbunan (embankment) jalan dan beban tambahan (surchage) sebagai prabeban lalu lintas. d) Adanya pekerjaan vertical drain harus direncanakan sedemikian rupa sehingga eknmis dengan hasil guna yang sebesarbesarnya. Dalam hal ini harus dilakukan beberapa perbandingan hasil perencanaan pekerjaan vertical drain meliputi pla, jarak dan panjang pemasangan vertical drain serta tinggi beban tambahan (surchange). Pla pemasangan vertical drain ada 2 cara, yaitu pla segitiga dan pla bujursangkar seperti ditunjukkan pada Gambar 1. a.pla bujursangkar b. pla segitiga Gambar 1. Pla pemasangan vertical drain. Tabel 1. Hubungan Waktu Penurunan Tanah dan Jarak Pemasangan Vertical Drain. Jarak Titik Pemasangan 0,80 Meter 1,00 Meter 1,20 Meter 1,50 Meter 2,00 Meter Waktu Penurunan Tanah Dasar s/d Uh = 90% Pla Segi Tiga Pla Bujur Sangkar 4 Minggu 8 Minggu 10 Minggu 16 Minggu 32 Minggu 4 Minggu 8 Minggu 12 Minggu 20 Minggu 36 Minggu Dari Tabel 1 dapat diketahui bahwa semakin rapat jarak pemasangan vertical drain maka akan semakin cepat pula waktu penurunan tanah dan untuk pemasangan vertical drain dengan pla segi tiga semakin renggang jarak pemasangannya semakin relatif lebih cepat dari pada pla pemasangan bujur sangkar. Tetapi harus diingat bahwa pada pembahasan sebelumnya telah diketahui bahwa semakin rapat pemasangan vertical drain mengakibatkan vlume yang diperlukan semakin besar. Untuk itu sebagai bagian dalam kegiatan pengendalian biaya 66/ MEDIA TEKNIK SIPIL/Juli 2005

3 pengerjaan vertical drain pada pembangunan jalan diatas tanah dasar lunak maka penentuan jarak pemasangan vertikal ini merupakan faktr yang sangat penting. Stne Clumn Pemasangan stne clumn adalah salah satu metda perbaikan tanah yang relatif baru. Fungsi utama pemasangan stne clumn adalah untuk meningkatkan daya dukung tanah yang lembek sehingga tanah lembek tersebut dapat menerima beban yang lebih besar dan settlement yang terjadi akan berkurang. Stne clumn merupakan klmklm vertikal dari kerikil, semacam tiang-tiang pancang tetapi dari bahan-bahan lepas yang dipadatkan. Kerikil tersebut merupakan kerikil lepas yang tidak diikat leh bahan pengikat semen atau yang lainnya. Micrpile (Cerucuk Betn) Penggunaan micrpile di bawah timbunan bertujuan untuk meningkatkan tegangan geser tanah. Apabila tegangan geser tanah meningkat, maka daya dukung tanah disekitarnya juga akan meningkat. Menurut Cassagrande (1932), tiang yang dimasukkan ke dalam tanah akan memadatkan tanah di sekitarnya sampai pada jarak dua kali diameternya. Berdasarkan pendapat tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila jarak pemasangan tiang diambil empat kali diameter tiang, maka semua tanah diantara tiang tersebut akan memadat. Getextile Untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar di bawah timbunan dapat digunakan perkuatan tanah dengan menggunakan getextile. Untuk perencanaan stabilitas dari timbunan di atas tanah lunak yang diperkuat dengan getextile, ada 2 kndisi yang harus ditinjau, yaitu : Internal Stability, dan Overall Stability Internal Stability adalah perhitungan kestabilan embankment agar tidak terjadi kelngsran pada bagian tubuh embankment itu sendiri. Overall stability adalah kestabilan embankment bila ditinjau terhadap keruntuhan menurut bidang gelincirnya. METODE Lkasi penelitian merupakan suatu teluk yang berada di antara pelabuhan Tanjung Perak dan Kali Lamng, leh karena itu lkasi penelitian biasa disebut dengan Lamng Bay. Kndisi tanah di lkasi tersebut sebagian besar terdiri dari endapan lumpur yang sebagian akan mengering jika air laut surut. Dalam penelitian ini langkah-langkah yang akan dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Menentukan parameter tanah yang akan digunakan dengan menggunakan cara statistik dari hasil penyelidikan tanah di lapangan dan labratrium. 2. Menghitung besar dan lama waktu pemampatan 3. Menghitung sistem penimbunan bertahap dengan pembebanan awal (prelading). 4. Perhitungan vertical drain 5. Menghitung perkuatan tanah dengan alternatif 1 sampai dengan 5. Alternatif 1, dengan stne clumn Alternatif 2, dengan getextile, Alternatif 3 kmbinasi stne clumn dan getextile, Alternatif 4 perkuatan tanah dengan micrpile, dan Alternatif 5 kmbinasi micrpile dan getextile. 6. Menganalisa hasil perhitungan perkuatan tanah. 7. Memilih perkuatan tanah yang tepat, dan paling mudah pemasangannya di lapangan. HASIL DAN PEMBAHASAN Data Tanah Data tanah yang dipakai dalam perhitungan di sini adalah data tanah yang didapatkan dari penyelidikan tanah di lapangan dan di labratrium. Penyelidikan tanah di lapangan meliputi test bring dengan pengambilan cnth tanah tidak terganggu (undisturb sample) dan Standard Penetratin Test (SPT), sedangkan test labratrium meliputi test indeks prperties, atterberg limit, knslidasi, triaxial, dan lain-lain. Penyelidikan Tanah di Lapangan Penyelidikan tanah di lapangan berupa test bring yang disertai dengan pengambilan cnth tanah tidak terganggu (undisturb sample) dan Standard Penetratin Test (SPT). Dari hasil bring dapat diketahui jenis tanah secara makr. Kndisi lapisan tanah lunak pada lkasi penelitian adalah setebal ± 20 m di darat dan ± 40 m di perairan. Penyelidikan Tanah di Labratrium Penyelidikan tanah di labratrium dilakukan untuk mendapatkan parameter-parameter tanah, antara lain : liquid limit, plastic limit, kadar air, berat vlume, angka pri, khesi, sudut geser, kefisien knslidasi, dan lain-lain. Untuk setiap jenis parameter, sebelum dihitung dengan menggunakan Distribusi Gauss, terlebih dulu parameter tanah diplt dengan menggambarkan grafik kedalaman vs parameter yang ditinjau Kemudian dimdelkan lapisan-lapisan MEDIA TEKNIK SIPIL/Juli 2005/67

4 tanah yang mewakili seluruh prfil tanah hasil bring berdasarkan parameter-parameter yang hampir sama pada tiap-tiap lapisan tersebut. Setelah dihitung berdasarkan perhitungan statistik, maka didapatkan parameter-parameter tanah terpilih yang hasilnya ditabulasikan pada Tabel 2. Tabel 2. Parameter Tanah terpilih. Kedalaman Parameter Tanah (m) γ (t/m3) Gs e LL IP Wc(%) Cu (t/m2) Perhitungan Besar Pemampatan Akibat Beban Timbunan Rencana Besarnya pemampatan yang terjadi di lkasi penelitian dihitung berdasarkan masing-masing tinggi timbunan yang direncanakan. Untuk mendapatkan tinggi elevasi yang sama, yaitu m dari muka air laut tertinggi, maka tinggi timbunan yang direncanakan tidak sama mengingat muka tanah asli mempunyai kemiringan ke arah laut. Hasil perhitungan pemampatan untuk masingmasing tinggi timbunan rencana diberikan pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil Perhitungan Pemampatan. Tinggi Timbunan Rencana (m) Besar Pemampatan (m) Perhitungan Prelading dengan Vertical Drain Metde perbaikan tanah yang dipakai dalam penelitian ini adalah metde prelading yang dikmbinasi dengan vertical drain. Sistem pembebanan yang dilakukan adalah sistim pembebanan langsung yang pelaksanaannya dibagi menjadi dua tahap. Tahap satu yang bertujuan untuk menyiapkan lantai kerja yang digunakan untuk pemasangan vertical drain, sedangkan tahap kedua adalah tahap pembebanan untuk penambahan elevasi dan surcharging. Penentuan vertical drain yang akan dipasang di lkasi penelitian telah dicba dengan pla segitiga, lebar 10 cm, dan bebrapa variasi jarak, yaitu 1m, 1,5m, dan 2m, serta variasi kefisien knslidasi arah hrisntal, yaitu Ch=Cv dan Ch=2Cv. Perhitungan Tinggi Timbunan Ttal Tinggi timbunan ttal adalah tinggi timbunan akibat beban rencana, beban surcharge, dan beban prelading yang harus diberikan pada saat pembebanan agar dalam waktu tertentu dapat menghilangkan pemampatan yang terjadi akibat beban rencana. Ringkasan hasil perhitungan diberikan pada Tabel 4. Tabel 4. Tinggi timbunan ttal. Titik Tinggi Timbunan Ttal 5.5 m 9 m 12 m 14 m 16 m Perhitungan besar dan Lama Waktu Pemampatan akibat Prelading dengan Vertical Drain Perhitungan besar dan Lama Waktu Pemampatan akibat Prelading dengan Vertical Drain dihitung berdasarkan tahapan pembebanan seperti diberikan pada Gambar 2. Gambar 2. Tahapan pembebanan. Hasil perhitungan besar dan lama waktu pemampatan akibat dari tahapan pembebanan diberikan pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil perhitungan besar dan lama waktu pemampatan akibat dari tahapan pembebanan. Titik Besar pemampatan yang harus dihilangkan (m) Tahap 1 Tahap 2 Ttal Htimb (m) Sc (m) Waktu (bl) Htimb (m) Sc (m) Waktu (bulan) Perhitungan Stabilitas Embankment Pada perhitungan stabilitas embankment dipergunakan bantuan prgram kmputer STABLE. Dari hasil perhitungan STABLE didapatkan kndisi bidang gelincir yang paling kritis dengan terkecil dan bidang gelincir terdalam. Hasil perhitungan stabilitas embankment diberikan pada Tabel 6. Htimb (m) Sc (m) Waktu (bl) 68/ MEDIA TEKNIK SIPIL/Juli 2005

5 Tabel 6. Perhitungan stabilitas embankment. TITIK H timb (m) Perkuatan Tanah dengan Stne Clumn Stne clumn direncanakan dengan panjang 15 m sampai dengan 25 m. Pla pemasangan segitiga dengan jarak 1.50 m. Hasil perhitungan diberikan pada Tabel 7. Tabel 7. Hasil Perhitungan Perkuatan Tanah dengan Stne Clumn. TITIK Jumlah Stne Clumn Salah satu fungsi stne clumn adalah mengurangi besarnya pemampatan. Besarnya pemampatan yang terjadi untuk titik-titik yang ditinjau diberikan pada Tabel 8. Tabel 8. Besar pemampatan tanah Dasar yang Diperkuat dengan Stne Clumn. Titik yang ditinjau Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5 Besar pemampatan (m) Perkuatan Tanah dengan Getextile Di lkasi penelitian, perkuatan tanah dengan getextile kurang memenuhi syarat keamanan mengingat terlalu jeleknya kndisi tanah dasar dan harus menerima beban timbunan yang besar. Bukti bahwa kurang memenuhi syarat keamanan adalah getextile sudah dipasang sampai dengan 0.50 m dibawah elevasi yang diinginkan, tetapi angka keamanan yang terjadi masih kurang dari angka keamanan yang disyaratkan yaitu 1,5. Ringkasan hasil perhitungan diberikan pada Tabel 9. Tabel 9. Ringkasan hasil perhitungan perkuatan tanah dengan getextile. TITIK Perkuatan Tanah dengan Kmbinasi Stne Clumn dan Getextile Stne clumn direncanakan untuk mampu manahan beban timbunan setinggi sampai dengan muka air laut, sedangkan untuk beban timbunan di atasnya diterima leh getextile. Ringkasan hasil perhitungan diberikan pada Tabel 10. Tabel 10. Ringkasan hasil perhitungan. TITIK Jumlah SC Jumlah Getextile (lembar) Perkuatan Tanah dengan Micrpile Micrpile yang diperlukan untuk lkasi penelitian dengan dimensi 20/20 dan panjang 25 meter, leh karena itu digunakan sambungan antara 3 tiang dengan panjang per segmennya 9 m. Ringkasan hasil perhitungan diberikan pada Tabel 11. Tabel 11. Ringkasan hasil perhitungan. TITIK Jumlah Micrpile Perkuatan Tanah dengan Kmbinasi Micrpile dan Getextile Perhitungan perkuatan tanah dengan kmbinasi antara micrpile dan getextile pada prinsipnya sama dengan perhitungan kmbinasi antara stne clumn dan getextile. Ringkasan hasil perhitungan diberikan pada Tabel 12. Tabel 12. Ringkasan hasil perhitungan. TITIK Jumlah Micrpiltile (lembar) Jumlah Getex SIMPULAN Dari perhitungan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut : Dari hasil perhitungan perbaikan dengan stne clumn, didapatkan bahwa diperlukan 25 stne clumn per meter panjang dengan panjang tiang meter untuk masing-masing titik yang ditinjau. Dari hasil perhitungan perkuatan dengan getextile didapatkan bahwa getextile tidak memenuhi syarat keamanan untuk lkasi studi. Dari hasil perhitungan perbaikan dengan kmbinasi stne clumn dan getextile, MEDIA TEKNIK SIPIL/Juli 2005/69

6 diperlukan 17 buah stne clumn dan 6 lembar getextile. Sedangkan dari hasil perhitungan perkuatan dengan micrpile, menunjukkan bahwa untuk menahan gaya geser yang akan terjadi diperlukan sampai 160 buah tiang dengan panjang 25 meter dan diletakkan pada ujungujung lereng. Dari hasil perhitungan perbaikan dengan kmbinasi micrpile dan getextile, didapatkan bahwa kebutuhan getextile 4 lembar dan 134 buah micrpile. Dari hasil ringkasan di atas terlihat bahwa untuk memilih metda perbaikan tanah yang akan dipakai, dengan mempertimbangkan kemudahan pelaksanaan di lapangan, maka alternatif 5, yaitu kmbinasi antara micrpile dan getextile yang tepat untuk lkasi Pelabuhan Tanjung Perak. Untuk pemilihan yang lebih teliti maka perlu meninjau beberapa faktr lagi yaitu kebutuhan material dan analisa harga materialnya. Untuk itu diperlukan penelitian lanjutan. REFERENSI Das, Braja M, Diterjemahkan leh Nr Endah & Indrasurya BM,1984. Mekanika Tanah : Prinsip-prinsip Rekayasa Geteknis Jilid 1 dan 2. Kerner, Rbert M., PhD. PE, Designing with Gesynthetics, secnd editin. Mchtar, Indrasurya B., Rekayasa Penanggulangan Masalah Pembangunan pada Tanah-tanah yang sulit, Jurusan Teknik Sipil. US Department f Transprtatin Federal Highway Administratin, vl 1, December Designing and Cnstructin f Stne Clumn. US Department f Transprtatin Federal Highway Administratin, vl 1, December Engineering Guidelines Prevabricated Vertical Drains. Wang, Chu kia and Charles G. Salmn, Diterjemahkan leh Binsar Hariadja,1985. Disain Betn Bertulang 70/ MEDIA TEKNIK SIPIL/Juli 2005