ANALISIS PENCITRAAN GEORADAR TERHADAP PERKERASAN JALAN LENTUR. Irwan Lie 1 dan Melly Lukman 2

Transkripsi

1 ANALISIS PENCITRAAN GEORADAR TERHADAP PERKERASAN JALAN LENTUR Irwan Lie 1 dan Melly Lukman 2 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Kristen Indonesia Paulus, Jl. Perintis Kemerdekaan Km 13 Makassar 1 irwanlie_kw@yahoo.co.id 2 novi_wre@yahoo.co.id ABSTRAK Studi ini berisi korelasi antara hasil penyelidikan tanah di lapangan; dynamic cone penetrometer dengan hasil pengujian georadar, berlokasi di desa Cirawa Mekar Kabupaten Bandung. Tujuan studi ini adalah untuk meneliti hubungan korelasi antara hasil dynamic cone penetrometer dengan hasil georadar. Analisis ini dilakukan dengan membandingkan hasil penyelidikan tanah baik di lapangan maupun di laboratorium dengan amplitudo hasil pengujian georadar. Untuk memperoleh korelasi dari masing-masing data tersebut digunakan program statistik SPSS v.18. Sampel tanah digunakan tanah Cibitung yang terletak di desa Cirawa Mekar. Dari hasi penelitian diperoleh Korelasi antara dynamic cone penetrometer dengan kadar air memilki tingkat kecocokan R 2 > 80%, yaitu: pada kedalaman 30 cm diperoleh R 2 = dan pada kedalaman 60 cm diperoleh R 2 = Korelasi antara dynamic cone penetrometer dengan amplitudo pada kedalaman 60 cm diperoleh tingkat kecocokan R 2 > 95%, yaitu: R 2 = Korelasi antara dynamic cone penetrometer, kadar air dan amplitudo pada kedalaman 60 cm diperoleh tingkat kecocokan R 2 > 95%, yaitu: R 2 = Pada amplitudo kedalaman 100 cm diperoleh tingkat kecocokan R 2 > 95%, yaitu: R 2 = Kata-kata kunci: amplitude, dynamic cone penetrometer, georadar, regresi. 1. PENDAHULUAN Sejalan dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat, maka pembangunan sarana dan prasarana sangat diperlukan. Sebelum melaksanakan suatu perencanaan struktur dibutuhkan penyelidikan tanah baik penyelidikan tanah di lapangan (in-situ) maupun di laboratorium. Adapun jenis-jenis penyelidikan tanah di lapangan yang umum dilakukan antara lain pengujian DCP (Ducth Cone Penetrometer), bor mesin, SPT (Standard Penetration Test), piezocone, shear vane test, tes pit, inclinometer dan piezometer. Sedangkan untuk jenis-jenis pengujian tanah di laboratorium antara lain meliputi pengujian berat isi, berat jenis, kadar air, hidrometer, analisa saringan, atterberg limit, triaxial, unconfined dan direct shear. Untuk penyelidikan tanah di lapangan seperti pengujian sondir dan SPT, data yang dihasilkan memang dapat dengan cepat diketahui tetapi pengujian tersebut membutuhkan mobilisasi serta persiapan alat yang cukup lama. Sedangkan untuk penyelidikan tanah di laboratorium seperti triaxial biasanya juga memerlukan waktu yang cukup lama. Untuk itu dibutuhkan suatu metode atau jenis penyelidikan tanah lainnya yang dapat memberikan hasil data yang cepat dan akurat. Salah satu metode atau jenis penyelidikan tanah yang akan diteliti adalah dengan menggunakan alat georadar. Pada awalnya georadar umumnya digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu material seperti pipa yang ada di dalam tanah atau dapat juga digunakan untuk mendeteksi suatu rongga atau ruangan seperti bunker di dalam tanah. Prinsip kerja alat georadar adalah dengan cara mengirimkan pulsa gelombang elektromagnetik (EM) dari pemancar (Transmiter Tx) dan diterima oleh penerima (Receiver Rx) yang keduanya diletakan dan ditarik di permukaan tanah. Obyek atau target bawah permukaan akan memantulkan gelombang tersebut kembali ke permukaan sebagai gelombang pantul seperti dalam metoda seismik pantul (refleksi), sementara sisa energinya diteruskan menembus perlapisan batuan/tanah lebih dalam lagi. Perumusan masalah Dari latar belakang masalah yang dikemukakan serta penelusuran pustaka, maka beberapa masalah yang timbul adalah: 1. Daya dukung tanah pada pondasi Perkerasan jalan lentur dapat mengalami perubahan setelah proses rutinitas selama masa penggunaan. Untuk mengetahui kondisi lapisan pondasi perlu penyelidikan tanah dengan merusak bagian tertentu ruas-ruas jalan. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 G-95

2 2. Adanya galian-galian bawah tanah seperti gorong-gorong, pipa air, kabel-kabel listrik merupakan salah satu permasalahan sehingga dibutuhkan metode untuk dapat mengetahui keberadaan material atau benda yang ada dalam lapisan bawah tanpa merusak permukaan lapisan perkerasan jalan. 3. Georadar merupakan salah satu alat yang dapat mendeteksi keberadan sesuatu material dalam tanah. Georadar memancarkan gelombang elektromagnetik melalui pemancar ke bawah permukaan tanah kemudian pantulan gelombang diterima oleh receiver. Tujuan dan manfaat penelitian Tujuan penelitian untuk mendapatkan informasi penggunaan alat georadar sebagai penyelidikan tanah tanah di bidang geoteknik, yang diharapkan dapat menghasilkan korelasi terhadap parameter-parameter tanah. Manfaat penelitian ini agar dapat memberi kontribusi ilmiah terhadap perkembangan geoteknik, yaitu : 1. Pemanfaatan alat georadar sebagai alat untuk melakukan penyelidikan tanah khususnya untuk mengetahui korelasi parameter parameter karakteristik tanah. 2. Penerapan dalam pemeriksaan lapisan dibawah perkerasan jalan lentur sehingga dapat di ketahui ruas-ruas jalan yang lapisan tanahnya sudah harus diperbaiki tanpa merusak permukaan tersebut. 3. Penerapan dalam pemeriksaan galian-galian tanah, dalam hal ini untuk mengetahui ada tidaknya goronggorong, kabel-kabel listrik atau jaringan telekomunikasi. 2. METODOLOGI Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dalam penelitian ini adalah studi pustaka dan studi eksperimental. Studi pustaka untuk mendapatkan data-data sehubungan dengan georadar dalam hal ini prinsip kerja georadar, teori parameter-parameter tanah seperti berat jenis, kadar air, triaxial dan dynamic penetration test serta teori perkerasan jalan lentur. Studi eksperimental merupakan serangkaian pengujian di laboratorium dan dilapangan. Untuk pengujian di laboratorium dilaksanakan test kadar air, berat jenis, triaxial dan California Bearing Test (CBR). Untuk pengujian di lapangan dilaksanakan dua bagian, yang pertama dengan membuat pemodelan tanah lalu di uji dengan georadar dan yang kedua dilaksanakan pengujian georadar diatas permukaan jalan sepanjang 5 km. Pengujian test laboratorium tanah berdasarkan standar ASTM. Waktu dan tempat Penelitian ini dimulai pada bulan Agustus 2009 dan berakhir pada bulan Desember 2009, dilaksanakan: di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Nasional (Itenas) Bandung; di lapangan di laksanakan di desa Cirawa Mekar, Cipatat Pengujian di laboratorium Pengujian sampel di laboratorium yang meliputi : Pengujian kompaksi (pemadatan) tanah terganggu (disturbed soils) Pengujian California bearing ratio (CBR) - Sampel tidak terendam (unsoaked sampel) - Sampel terendam (soaked sample) Pengujian di lapangan A. Kegiatan pembuatan model lapisan tanah 1. Mula-mula digali 2 buah lubang dengan ukuran (10,0 x 0,4 x 0,7) m 2. Lubang I di isi dengan lempung dan lubang II di isi dengan lempung berpasir dengan kadar air (w) dan berat jenis ( ), kemudian di kompaksi/dipadatkan setelah itu dilakukan pencitraan dengan georadar sebanyak 3 (tiga) lintasan. B. Kegiatan pembuatan model perkerasan lentur 1. Diatas lapisan tanah lempung (lubang I) dan tanah lempung berpasir (lubang II) di isi dengan pasir sebagai lapisan pondasi bawah kemudian dilakukan pencitraan dengan georadar sebanyak 3 (tiga) lintasan 2. Diatas lapisan pasir diletakkan batu pecah dengan ukuran 7/12 cm sebagai lapisan pondasi atas kemudian dilakukan pencitraan dengan georadar sebanyak 3 (tiga) lintasan. 3. Diatas lapisan batu pecah diberi lapisan batu pecah dengan ukuran 2/5 cm kemudian dilakukan lagi pencitraan dengan georadar sebanyak 3 (tiga) lintasan. G-96 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5

3 4. Diatas lapisan lapisan batu pecah diberi lapisan aspal lalu ditaburi pasir kemudian dilakukan pencitraan dengan georadar sebanyak 3 (tiga) lintasan. C. Kegiatan pengukuran georadar Kegiatan pencitraan georadar dilakukan setelah sampel siap. Pencitraan dilakukan 3 (tiga) kali lintasan agar dapat diperoleh data yang lebih akurat. Pengukuran menggunakan georadar digital yang merekam data dengan arah TP1 s/d TP18 dan sebaliknya dan umumnya tegak lurus arah sumbu benda obyek. Georadar digital yang digunakan adalah produksi GSSI tipe SIR 2 yang terdiri dari unit utama sebagai control dan berupa suatu CPU AT 486 DX -2, kabel fiber optik sebagai penghubung ke antena dan antena monostatik dimana unit pemancar dan penerima menjadi satu. Dari antena monostatik ini dilakukan pengukuran berdasarkan zero offset dan gelombang yang di pancarkan adalah gelombang dengan sudut datang dan pantul tegak lurus permukaan benda obyek. Karena pemodelan cukup dangkal dan diharapkan hasil pengukuran cukup mempunyai resolusi tinggi maka telah digunakan antena dengan frekuensi 900 MHz. D. Kegiatan pengujian pemadatan (Kompaksi) Sebelum dilakukan pengujian pemadatan di lapangan, maka dilakukan pengujian pemadatan di laboratorium terlebih dahulu untuk mengetahui kadar air optimum tanah yang akan diuji di lapangan. Proses pengujian pemadatan ini mengacu pada prosedur ASTM D-698. Pada pengujian ini akan didapatkan berat volume tanah kering dan kadar air optimum (OMC). Dari berat volume tanah kering dan kadar air yang di dapatkan akan di buat kurva pemadatan. E. Kegiatan Pengujian California Bearing Ratio (CBR) 1. Sampel yang tidak direndam (unsoaked sample) 2. Sampel yang direndam (soaked sample) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil uji pemadatan tanah dari Cibitung (TL) Pengujian pemadatan dilakukan dengan membuat pemodelan di Desa Cirawa Mekar Kabupaten Bandung dengan mengambil tanah di Cibitung, jumlah sampel sebanyak 18 titik dengan hasil seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1: Tabel 1. Hasil uji laboratorium kadar air (w), berat isi kering ( d ) dan untuk tanah dari Cibitung Sampel Tanah TL I TL II TL III TL IV TL V TL VI TL VII TL VIII TL IX TL X TL XI TL XII TL XIII TL XIV TL XV TL XVI TL XVII TL XVIII Hasil pengujian CBR tanah Cibitung (TL) Kadar Air (%) Berat Isi Kering ( d ) (gr/cm 3 ) Pengujian CBR tanah Cibitung (TL) ditunjukkan pada Tabel 2 sebagai berikut: SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 G-97

4 Pengujian Dynamic Cone Penetrometer (DCP) Tabel 2. Hasil uji laboratorium test CBR tanah Cibitung Sampel Kadar Air (w) CBR Laboratorium TLP I % TLP II % TLP III % TLP IV % TLP V % CBR Lab. Rata-rata 4.53% Pengujian Dynamic Cone Penetrometer (DCP) dilaksanakan 2 (dua) tahap, yaitu: a. Diatas tanah yang telah dikompaksi (tanpa lapisan pasir) b. Diatas lapisan pasir (setebal 10 cm) Hasil uji Dynamic Cone Penetrometer tanah Cibitung (TL) Pengujian Dynamic Cone Penetrometer tanah Cibitung (TL) ditunjukkan pada Tabel 3 sebagai berikut: Pencitraan dengan Georadar Tabel 3. Hasil uji Dynamic Cone Penetrometer tanah Cibitung (TL) Sampel Tanah TL I TL II TL III TL IV TL V TL VI TL VII TL VIII TL IX TL X TL XI TL XII TL XIII TL XIV TL XV TL XVI TL XVII TL XVIII 30 cm cm Pencitraan georadar dilakukan sebanyak 3 (tiga) lintasan dengan 2 (dua) macam batas kedalaman, yaitu: hingga kedalaman 0,6 m dan kedalaman 1,0 m Kriteria pengambilan nilai amplitudo dalam suatu lapisan tanah didasarkan atas: - simpangan gelombang yang membentuk amplitudo sempurna - simpangan gelombang tidak murni akibat dari adanya gelombang pantul atau reflektor lapisan-lapisan yang tipis, tidak diambil atau diperhitungkan. Hasil pencitraan Georadar untuk sampel tanah Cibitung (TL) Pencitraan georadar tanah Cibitung (TL) ditunjukkan pada Tabel 4 sebagai berikut: Tabel 4. Hasil pencitraan georadar untuk tanah Cibitung (TL) Sampel Tanah TL I TL II 0,3 m ,6 m ,0 m G-98 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5

5 Pembahasan Hasil Analisa TL III TL IV TL V TL VI TL VII TL VIII TL IX TL X TL XI TL XII TL XIII TL XIV TL XV TL XVI TL XVII TL XVIII Korelasi Data Hasil Pengujian DCP dengan Kadar Air DCP 0.3 m vs Kadar Air untuk sampel dari Cibitung (TL) Dengan program SPSS v.18 (Statistical Product and Service Solution) untuk analisa regresi linear, diperoleh nilai coefficients(a) dan model summary seperti pada Tabel 5 sebagai berikut: Tabel 5. Nilai coefficient (a) Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients t Sig. 1 (Constant) Kadar Air TL a Dependent Variable: Dynamic Cone Penetrometer TL 0.3 m Dari konstanta diatas, dapat dibuat persamaan: DCP = w Untuk validasi persamaan diatas ditentukan melalui nilai R yang ditunjukkan pada Tabel 6 berikut: Tabel 6. summary 1.908(a) a Predictors: (Constant), Kadar Air TL Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan bahwa kemungkinan kadar air memberikan pengaruh sebesar 82.5% terhadap hasil Dynamic Cone Penetrometer pada kedalaman 0.3 m 2. DCP 0.6 m vs Kadar Air untuk sampel dari Cibitung (TL) Dengan program SPSS v.18 (Statistical Product and Service Solution) untuk analisa regresi linear, diperoleh nilai coefficients(a) dan model summary seperti pada Tabel 7 sebagai berikut: Tabel 7. Nilai coefficient (a) Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients t Sig. 1 (Constant) Kadar Air TL a Dependent Variable: Dynamic Cone penetrometer TL Dari konstanta diatas, dapat dibuat persamaan: DCP = w Untuk validasi persamaan diatas ditentukan melalui nilai R yang ditunjukkan pada Tabel 8 berikut: SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 G-99

6 Tabel 8. Summary 1.910(a) a Predictors: (Constant), Kadar Air TL Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan bahwa kemungkinan kadar air memberikan pengaruh sebesar 82.7% terhadap hasil Dynamic Cone Penetrometer pada kedalaman 0.6 m Korelasi Data Hasil Pengujian DCP dengan Amplitudo 1. DCP 0.3 m vs Amplitudo untuk sampel dari Cibitung (TL) pada 0,3 m Dengan program SPSS v.18 ( Statistical Product and Service Solution) untuk analisa regresi quadratic, diperoleh model summary seperti pada Tabel 9 sebagai berikut: Tabel 9. Summarydan Parameter Estimates Dependent Variable: Dynamic Cone Penetrometer TL 0.3 m Summary Equation R Square F df1 df2 Sig. Quadratic The independent variable is Amplitudo TL 0.3 m. Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan kemungkinan pengaruh Dynamic Cone Penetrometer hanya sebesar 33.5% terhadap hasil pencitraan georadar (amplitudo) pada kedalaman 0.3 m 2. DCP 0.6 vs Amplitudo untuk sampel dari Cibitung (TL) pada 0,6 m Dengan program SPSS v.18 (Statistical Product and Service Solution) untuk analisa regresi linear, diperoleh nilai coefficients(a) seperti pada Tabel 10 sebagai berikut: Tabel 10. Nilai coefficient (a) Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients t Sig. 1 (Constant) DCP TL 0.6 m a Dependent Variable: Amplitudo TL 0.6 m Dari konstanta diatas, dapat dibuat persamaan: Amp = D Untuk validasi persamaan diatas ditentukan melalui nilai R diperoleh model summary seperti pada Tabel 11 berikut: Tabel 11. Summary 1.989(a) a Predictors: (Constant), Dynamic Cone Penetrometer TL 0.6 m Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan kemungkinan pengaruh Dynamic Cone Penetrometer sebesar 99.7% terhadap hasil pencitraan georadar (amplitudo) pada kedalaman 0.6 m Korelasi Data Hasil Pengujian Kadar Air dengan Amplitudo 1. Kadar air TL vs Amplitudo TL 0.3 m Dengan program SPSS v.18 (Statistical Product and Service Solution) untuk analisa regresi linear, diperoleh model summary seperti pada Tabel 12 berikut: Tabel 12. Summary 1.189(a) a Predictors: (Constant), Amplitudo TL 0.3 m G-100 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5

7 Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan kemungkinan pengaruh kadar air hanya sebesar 3.6% terhadap hasil pencitraan georadar (amplitudo) pada kedalaman 0.3 m 2. Kadar Air TL vs Amplitudo TL 0.6 m Dengan program SPSS v.18 (Statistical Product and Service Solution) untuk analisa regresi linear, diperoleh nilai coefficients(a) seperti pada Tabel 13 sebagai berikut: Tabel 13. Nilai coefficient (a) Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients 1 (Constant) Kadar Air TL a Dependent Variable: Amplitudo TL 0.6 m Dari konstanta diatas, dapat dibuat persamaan: Amp = w Untuk validasi persamaan diatas ditentukan melalui nilai R diperoleh model summary seperti pada Tabel 14 berikut: Tabel 14. Summary 1.922(a) a Predictors: (Constant), Kadar Air TL Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan kemungkinan pengaruh kadar air hanya sebesar 85% terhadap hasil pencitraan georadar (amplitudo) pada kedalaman 0.6 m. 3. Kadar Air TL vs Amplitudo TL 1.0 m Dengan program SPSS v.18 untuk analisa regresi linear, diperoleh nilai coefficients(a) seperti pada Tabel 15: Unstandardized Coefficients Tabel 15. Nilai coefficient (a) Standardized Coefficients 1 (Constant) Kadar Air TL a Dependent Variable: Amplitudo TL 1.0 m Dari konstanta diatas, dapat dibuat persamaan: Amp = w Untuk validasi persamaan diatas ditentukan melalui nilai R diperoleh model summary seperti pada Tabel 16 berikut: Tabel 16. Summary 1.924(a) a Predictors: (Constant), Kadar Air TL Dari tabel diatas, diperoleh R 2 = Hal ini menunjukkan kemungkinan pengaruh kadar air sebesar 85.5% terhadap hasil pencitraan georadar (amplitudo) pada kedalaman 1.0 m 4. KESIMPULAN Dari hasil analisis korelasi data hasil penyelidikan tanah baik lapangan maupun laboratorium dengan georadar, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Korelasi antara Dynamic Cone Penetrometer (DCP) dengan kadar air (w) diperoleh: - Untuk kedalaman 30 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = dengan persamaan: DCP = 0,135 w -2,633 - Untuk kedalaman 60 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = dengan persamaan: DCP = 0,217 w 4, Korelasi antara Dynamic Cone Penetrometer (DCP) dengan amplitudo diperoleh: - Untuk kedalaman 30 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = , karena R 2 < 0.5 maka tidak diperoleh persamaan untuk kondisi tersebut karena faktor yang mempengaruhi kebenaran data mendekati hanya berkisar 33,3%. t t Sig. Sig. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 G-101

8 - Untuk kedalaman 60 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = dengan persamaan: Amp = 7,850 D + 29, Korelasi antara kadar air (w) dengan amplitudo diperoleh: - Untuk kedalaman 30 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = 0.036, karena R 2 < 0.5 maka tidak diperoleh persamaan untuk kondisi tersebut karena faktor yang mempengaruhi kebenaran data mendekati hanya berkisar 3,60%. - Untuk kedalaman 60 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = dengan persamaan: Amp = 1,749 w Untuk kedalaman 100 cm, tanah Cibitung diperoleh R 2 = dengan persamaan: Amp = 1,676 w + 4,655. DAFTAR PUSTAKA Braja M. Das, (2002). Principles of Geotechnical Engineeing, Fifth editions, Brooks/Cole Thomson Learning, Jean Pieere Bardet, (1997), Experimental Soil Mechanic, Prentice Hall, Edisi ke empat. Ralph Peck, Karl Terzaghi, Bagus Witjaksono, Benny Krisna, (1993), Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa, Penerbirt Erlangga. Robert W. Day, (2001), Soil Testing Manual, Mc Graw Hill. Sherly L. H., (1994), Geoteknik dan Mekanika Tanah (Penyelidikan Lapangan dan Laboratorium), Penerbit Nova, 1994 Wesley, L. D.,(1997), Mekanika tanah, cetakan VI. G-102 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5