JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) ALTERNATIF PERENCANAAN DINDING PENAHAN TANAH STASIUN BAWAH TANAH DUKUH ATAS DENGAN DIAPHRAGM WALL, SECANT PILE, DAN SOLDIER PILE PADA PEMBANGUNAN PROYEK MASS RAPID TRANSIT JAKARTA Muhammad Hadi Fadhillah 1, Indrasurya B. Mochtar 2 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya indrasurya@ce.its.ac.id Abstrak- perencanaan yang dilakukan pada dinding penahan tanah di Stasiun Bawah Tanah Dukuh Atas dilakukan dengan metode diaphragm wall, secant pile, dan soldier pile. Metode diaphragm wall adalah pengecoran langsung dinding beton pada tulangan yang dimasukan ke dalam tanah. Metode secant pile adalah penyusunan tiang bor secara beririsan sehingga menjadi dinding yang kokoh. Sedangkan metode soldier pile adalah kombinasi dinding beton dan profil baja yang disusun dengan jarak tertentu antar profil baja yang diisi oleh dinding beton. Tujuan dibuatnya alternatif ini agar dapat membandingkan perencanaan antara satu dengan yang lain dalam hal kestabilan, kekuatan, deformasi, dan keefektifan masing-masing metode. Secara rinci, perbandingan dilakukan pada metode pelaksanaan dan material yang digunakan sehingga dapat dilihat pengaruhnya pada kekuatan dan dinding penahan tanah. Hasil yang didapatkan pada perhitungan adalah dimensi material, kedalaman dinding, dan deformasi maksimum. Pada diaphragm wall, didapatkan tebal diaphragm wall sebesar 1.eter dengan kedalaman 31.3 meter dan deformasi maksimal 2.61 cm. Pada secant pile, didapatkan diameter pile sebesar 1.eter dengan kedalaman 31.3 meter dan deformasi maksimal 2.89 cm. Pada soldier pile, didapatkan profil baja H-beam 1000 x 450 x 16 x 38 BJ55 ditanam secara disambung sedalam 31.3 meter dengan deformasi maksimal 2.93 cm. Berdasarkan metode, hasil deformasi maksimum, dan estimasi biaya yang didapatkan pada setiap alternatif, dipilih perencanaan dengan menggunakan secant pile sebagai dinding penahan tanah. Kata kunci : stasiun bawah tanah, diaphragm wall, secant pile, soldier pile Gambar 1 Lokasi Stasiun Bawah Tanah Dukuh Atas I. PENDAHULUAN Pembangunan sistem transportasi makro yang dinamakan Mass Rapit Transit (MRT) Jakarta pada tahap I di koridor selatan-utara dilaksanakan dari Lebak Bulus hingga Bundaran HI. Pembangunan ini terdiri dari lintasan sepanjang 15,2 kilometer dengan 9,8 kilometer untuk lintasan melayang dan 5,9 kilometer untuk lintasan bawah tanah (tunnel tertutup), dengan 13 stasiun yang terdiri dari 7 stasiun layang dan 6 stasiun bawah tanah. Salah satu stasiun bawah tanah yang akan dibangun di kawasan Jakarta Pusat adalah stasiun bawah tanah Dukuh Atas dengan spesifikasi bangunan 3 lantai sedalam 24 meter dengan menggunakan struktur dinding penahan tanah sebagai bangunan utama. Gambar 2 Potongan Rencana Stasiun Bawah Tanah Untuk perencanaan struktur dinding penahan tanah sedalam 24 meter perlu diperhatikan aspek geoteknik mengenai konstruksi dinding penahan tanah. Konstruksi dinding penahan tanah ini digunakan untuk menjaga kestabilan tanah dan mencegah keruntuhan tanah di samping stasiun bawah tanah tersebut. Beberapa alternatif perencanaan seperti diaphragm wall, secant pile, dan soldier pile dapat menjadi jawaban atas kebutuhan konstruksi dinding penahan tanah ini. Metode pelaksanaan konstruksi bawah tanah menentukan cara yang tepat agar pembangunannya berjalan lancar tidak ada hambatan seperti terjadinya longsor atau keruntuhan pembangunan. 1 Mahasiswa S-1 Teknik Sipil FTSP-ITS 2 Guru Besar Teknik Sipil FTSP-ITS

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Diperlukan perhitungan agar pembangunan stasiun bawah tanah ini tidak berpengaruh terhadap bangunan disekitarnya. Tulisan ini melaporkan hasil perencanaan diaphragm wall, secant pile, dan soldier pile sebagai dinding penahan tanah secara dimensi, kedalaman, deformasi, dan metode sehingga dapat ditentukan alternatif perencanaan yang efektif dan efisien. II. METODOLOGI Perencanaan dinding penahan tanah dengan diaphragm wall, secant pile, dan soldier pile ini memiliki tahapan perencanaan awal yaitu pengumpulan data gambar denah stasiun bawah tanah Dukuh Atas, data tanah, dan data peta geologi tiap stasiun. Setelah data diolah seperti yang terdapat dalam hasil Tugas Akhir penulis [7], dilakukan tahap perhitungan, analisa, kontrol, dan penyusun metode pada tiap konstruksi. Perhitungan dilakukan pada pencarian kedalaman dinding penahan tanah yang akan dibuat melalui analisa push-in, yaitu analisa kesetimbangan gaya-gaya tanah terhadap strut terbawah untuk mencari kedalaman jepit tiang efektif terhadap faktor keamanan. Perhitungan dilakukan juga untuk mencari asumsi dimensi tiap konstruksi sebagai keperluan pre-eliminary design dalam analisa program bantu Plaxis V8.2. Analisa terhadap pre-eliminary design untuk konstruksi diaphragm wall, secant pile, dan soldier pile dilakukan dengan program bantu Plaxis V8.2 dengan output program yang digunakan untuk kontrol manual adalah deformasi, momen, gaya geser, dan gaya aksial. Analisa yang dilakukan pada Plaxis V8.2 dibagi dengan beberapa tahapan konstruksi yaitu 4 tahap penggalian, 5 tahap pengecoran pelat lantai, 3 tahap pemasangan strut, dan 1 tahap penimbunan tanah. Setelah output program Plaxis V8.2 didapatkan, dilakukan kontrol terhadap tiap konstruksi yaitu kontrol material, kontrol uplift, kontrol penurunan tanah, dan kontrol strut. Kemudian disusun metode pelaksanaan tiap konstruksi yang memungkinkan dilaksanakan di lapangan serta estimasi biayanya dari kontruksi dinding penahan tanah tersebut. Langkah akhir dalam tugas akhir ini adalah membuat kesimpulan dan saran sebagai pengambilan keputusan terhadap konstruksi dinding penahan tanah yang paling efektif dan efisien melalui pertimbangan kekuatan, kestabilan, metode, dan estimasi biaya konstruksi. B. Analisa Stabilitas Dinding Tabel 1 Rangkuman Analisa Data Tanah Nspt rata2 Cu γsat Jenis Tanah Dominan Deep Surface (m) Ф ( ) from To Blows ( kn/m2 ) ( kn/m3 ) v E (kn/m2) Lanau berlempung Pasir berlanau Lanau berlempung Sebelum melakukan analisa stabilitas, terlebih dahulu dibuat pemodelan interaksi tanah dan dinding pada satu sisi dinding. Melalui model tersebut dapat dihitung tekanan tanah aktif dan pasif serta tekanan air tanah yang bekerja pada dinding penahan tanah menggunakan data parameter tanah di Tabel [1]. Untuk menentukan kedalaman jepit dinding (H p), dihitung dengan analisa push-in terhadap strut paling bawah melalui tekanan tanah aktif dan pasif yang terjadi seperti Gambar 3. Lanau berlempung kn/m kn/m Hp Aktif kn/m Aktif Pasif Kn/m2 Lowest level strut kn/m kn/m kn/m2 Pasif kn/m2 10 Hp Hp Lowest level strut III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data dan Analisa Parameter Tanah Data tanah yang didapatkan dari pihak PT. MRT Jakarta sangat terbatas karena memang belum dilaksanakannya penyelidikan tanah di site konstruksi. Data yang didapatkan adalah data penyelidikan awal di kawasan Dukuh Atas pada satu titik saja. Setelah diolah, hasil analisa data tanah dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah. Lanau berlempung Pwa Pwa Pwp Hp Hp 9.8 Hp Gambar 3 Analisa Push-In

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Kedalaman jepit dinding (H p) didapat dengan membandingkan momen dorongan dan momen tahanan yang terjadi pada dinding seperti rumusan berikut. F p = M r 1.2 (1) M d dengan F p = faktor keamanan, M r = momen dorongan, dan M d = momen tahanan. Hasil perhitungan H p didapatkan dengan tiga angka keamanan berbeda yaitu F p = 1, F p = 1.2, dan F p = 1.5 dan H p diasumsikan berada di lapisan tanah lempung berlanau kedalaman 28 meter kebawah. Variasi kedalaman jepit dinding untuk beberapa angka keamanan tersebut dapat dilihat dalam Tabel 2. Tabel 2 Kedalaman Jepit Dinding untuk Tiap Angka Keamanan Fb 1.5 Md Hp Hp Hp 3 Mr Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp 3 Hp Fb 1.2 Md Hp Hp Hp 3 Mr Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp 3 Hp Fb 1 Md Hp Hp Hp 3 Mr Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp 3 Hp Dengan angka keamanan yang diambil adalah 1.2, maka didapatkan H p = 3.3 meter, sehingga kedalaman total jepit dinding adalah = 7.3 meter dari permukaan galian. C. Analisa Perencanaan Dinding Penahan Tanah Umum Sebelum dilakukan analisa dengan program bantu Plaxis V8.2, setiap alternatif konstruksi direncanakan dimensinya terlebih dahulu. Kemudian dianalisa menurut tahapan-tahapan metode galian dari atas ke bawah dengan membaginya menjadi 5 kondisi sebagai berikut. a. Kondisi A, adalah disaat galian mencapai kedalaman 4 meter dan pada elevasi 0.0 m dan -4.0 m sudah diberi penyangga berupa pelat lantai. b. Kondisi B, adalah disaat galian mencapai kedalaman 10.5 meter dan pada elevasi 0.0 m, -4.0 m, dan m sudah diberi penyangga berupa pelat lantai. c. Kondisi C, adalah disaat galian mencapai kedalaman 16.5 meter dan pada elevasi 0.0 m, -4.0 m, m, dan m sudah diberi penyangga berupa pelat lantai. d. Kondisi D, adalah disaat galian mencapai kedalaman 24 meter dan pada elevasi 0.0 m, -4.0 m, m dan -24 m sudah diberi penyangga berupa pelat lantai. e. Kondisi E, adalah disaat pelat lantai pada elevasi 0.0 m dilepas dan dari elevasi 0.0 m hingga -4.0 m ditimbun kembali oleh tanah. Kondisi akhir galian atau pada kondisi E merupakan hasil konstruksi stasiun bawah tanah yang nantinya akan digunakan, dapat diilustrasikan sebagai berikut. Gambar 4 Kondisi Akhir Stasiun Bawah Tanah Diaphragm Wall Ketebalan dinding diaphragm wall dapat diasumsikan sebesar 5% dari kedalaman galian, sehingga dapat direncanakan setebal 5% x 24 = 1.eter. Kedalaman dinding direncanakan sedalam He + Hp = = 31.3 meter. Hasil analisa deformasi diaphragm wall pada program bantu Plaxis V8.2 dapat dilihat pada Gambar 5 untuk setiap kondisi galian dari kiri ke kanan secara berurutan. Gambar 5 Deformasi Diaphragm Wall Tiap Kondisi Secant Pile Asumsi diameter bore pile diambil 1.eter untuk keperluan pre-eliminary design dan analisa kekuatan structural. Apabila tidak memenuhi kriteria maka diameter akan diperbesar nilainya. Kedalamanan bore pile direncanakan sama dengan diaphragm wall sedalam He + Hp = = 31.3 meter. Hasil analisa deformasi secant pile pada program bantu Plaxis V8.2 dapat dilihat pada Gambar 6 untuk setiap kondisi galian dari kiri ke kanan secara berurutan. Gambar 6 Deformasi Secant Pile Tiap Kondisi Soldier Pile Dalam pre-eliminary design, direncanakan profil baja untuk soldier pile menggunakan profil H-beam dari PT Cigading

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Habeam Center dengan ukuran 1000 x 450 x 16 x 38. Mutu baja yang dipakai adalah BJ55 dengan tegangan putus minimum (fu) 550 MPa dan tegangan leleh minimum (fy) 410 MPa. Apabila tidak memenuhi kriteria maka profil bisa diganti. Kedalamanan soldier pile direncanakan sama dengan diaphragm wall dan secant pile sedalam He + Hp = = 31.3 meter. Hasil analisa deformasi soldier pile pada program bantu Plaxis V8.2 dapat dilihat pada Gambar 7 untuk setiap kondisi galian dari kiri ke kanan secara berurutan. D. Kontrol Material Gambar 7 Deformasi Soldier Pile Tiap Kondisi Kontrol material terhadap masing-masing konstruksi merupakan kontrol terpisah dimana diaphragm wall dianggap sebagai pelat beton, secant pile sebagai kolom beton, dan soldier pile sebagai struktur lentur baja. Kontrol diaphragm wall dan secant pile akan menghasilkan perencanaan diameter tulangan dan desain pemasangannya seperti pada Tabel 3 dan Gambar 7, sedangkan pada soldier pile menghasilkan kontrol profil baja terhadap penampang, lateral buckling, lendutan, dan kuat geser seperti pada Tabel 4. Tabel 3 Penulangan Diaphragm Wall dan Secant Pile Tulangan horisontal vertikal geser Diaphragm Wall D32 D22 Ø19 Secant Pile - 12D32 Ø D 22 D 32 D 22 D 32 Ø16 16 D D 32 Ø Tabel 4 Kontrol Profil Baja Lendutan Lateral Buckling Kuat Geser fijin fmax Status Mu φmn Status Vu φvn Status OK OK OK E. Kontrol Uplift Adanya beban uplift dan air tanah mengakibatkan gedung terkena bahaya beban angkat keatas. Keadaan ini sangat berbahaya karena dapat mempengaruhi kestabilan struktur stasiun bawah tanah terutama pada saat pembangunan pelat paling dasar pada kedalaman 24 meter sudah selesai. Kontrol uplift dilakukan dengan membandingkan berat struktur dengan gaya angkat keatas yang tidak boleh kurang dari 1.2 seperti pada persamaan berikut. F b = W struktur+ i γ ti h i +Q s /3 1.2 (2) H w γ w A dengan i γ ti h i = berat timbunan dan Q s /3 = skin friction dinding yang dibagi angka keamanan 3. Hasil perhitungan untuk setiap alternatif dapat dilihat dalam Tabel 5. Tabel 5 Kontrol Uplift tiap Berat Struktur Berat Timbunan Skin Friction Gaya Uplift F s Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile F. Kontrol Penurunan Tanah Kontrol terhadap bahaya penurunan adalah kontrol terhadap penurunan yang terjadi akibat berat struktur yang membebani tanah sehingga tanah memampat. Kontrol dapat dihitung dengan menghitung selisih antara berat struktur stasiun bawah tanah dengan berat tanah yang dipindahkan. Struktur dikatakan aman apabila berat tanah yang dipindahkan/digali masih lebih berat daripada berat struktur yang dibangun. Hasil perhitungan untuk setiap alternatif dapat dilihat dalam Tabel 6. Tabel 6 Kontrol Penurunan Tanah tiap Berat Struktur Berat Timbunan Berat Total Berat Tanah Status Diaphragm Wall OK Secant Pile OK Soldier Pile OK G. Kontrol Strut Dinding penahan tanah memang didesain untuk dapat menahan tekanan lateral tanah, namun dalam proses penggalian diperlukan sistem pendukung strut untuk dapat membantu menahan tekanan tersebut dan meminimalkan deformasi yang terjadi. Dalam alternatif perencanaan ini yang direncanakan hanyalah strut horisontal, pengaku ujung, dan pengaku sudut. Rencana strut dapat dilihat dalam Gambar Gambar 8 Deformasi Soldier Pile Tiap Kondisi

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Gambar 9 Rencana Peamasangan Strut Sistem strut ini direncanakan menggunakan profil baja H 350 x 350 x 12 x 19 BJ41 dan dikontrol dengan hasil seperti berikut Tabel 7 Kontrol Strut Strut Horisontal Pengaku Ujung Pengaku Sudut Kontrol Tegangan Batas Kontrol Tegangan Batas Kontrol Tegangan Batas Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile H. Metode Konstruksi dan Estimasi Biaya Dalam perencanaan tugas akhir ini, metode yang dipilih untuk membangun stasiun adalah metode top-down construction yaitu pembangunan konstruksi struktur yang dimulai dari atas dan dilanjutkan ke arah bawah tanah. Metode ini merupakan salah satu pilihan sarana mengamankan galian dengan memanfaatkan struktur lantai stasiun bawah tanah dalam fungsi kedua sebagai wall to wall struting dengan pelaksanaan pelat dimulai dari lantai dasar kemudian ke pelat lantai-lantai di bawahnya. Estimasi biaya pada struktur dinding penahan tanah terdiri dari material beton, tulangan, dan profil baja menyesuaikan tiap alternatifnya. Estimasi biaya didasarkan pada volume material yang dibutuhkan untuk membuat dinding penahan tanah sepanjang 1 meter dan sedalam 31.3 meter. Hasil estimasi biaya dapat dilihat pada Tabel 8. Pemilihan alternatif konstruksi dinding penahan tanah harus memperhatikan beberapa pertimbangan seperti kedalaman galian, kondisi geologi, muka air tanah, bangunan sekitar, kondisi lapangan, waktu pembangunan, dan biaya. Karakteristik tiap alternatif perencanaan dinding penahan tanah untuk stasiun bawah tanah Dukuh Atas dapat dilihat pada Tabel 9. Tipe Konstruksi Diameter/ Kedalaman Ketebalan/ Dinding Penampang Tabel 8 Perbandingan Estimasi Biaya Perkiraan Material Dinding per 1 m' Penulangan Penulangan Profil Baja Vertikal Geser H-beam Penulangan Horisontal Volume Bersih Semen Biaya Konstruksi Relatif m m kg kg kg kg m 3 Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile Tipe Konstruksi Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile Tipe Tanah Gravel Soft Clay Sand Soil Suara dan Getaran Tabel 9 Perbandingan Karakterisktik tiap Kondisi Konstruksi Penanganan Penurunan Gangguan Kerapatan Kekakuan Kedalaman Lumpur Permukaan Bawah Tanah Waktu Pelaksanaan Biaya Keterangan : Baik Cukup Buruk IV. KESIMPULAN/RINGKASAN 1. Dinding penahan tanah dengan diaphragm wall direncanakan setebal 1.eter dan kedalaman 31.3 meter dari permukaan tanah dengan hasil analisa pada tabel berikut. Tabel 10 Kesimpulan Hasil Analisa Diaphragm Wall Kondisi Defleksi Momen (m) (knm) A B C D E Sedangkan untuk secant pile direncanakan dengan diameter bore pile 1.eter dan kedalaman 31.3 meter dari permukaan tanah dengan hasil analisa pada tabel berikut. Tabel 11 Kesimpulan Hasil Analisa Secant Pile Kondisi Defleksi Momen (m) (knm) A B C D E Serta untuk soldier pile direncanakan dengan profil baja H- beam 1000 x 450 x 16 x 38 BJ55 dan dinding lagging cor setempat 100 x 100 x 3130 cm 3 dan kedalaman 31.3 meter dari permukaan tanah dengan hasil analisa pada tabel berikut.

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Tabel 12 Kesimpulan Hasil Analisa Soldier Pile Kondisi Defleksi Momen (m) (knm) A B C D E Kontrol uplift pada setiap alternatif perencanaan telah memenuhi syarat seperti pada tabel berikut dimana seluruh berat beban yang ada dapat menahan gaya uplift yang terjadi. Tabel 13 Kontrol Uplift tiap Berat Struktur Berat Timbunan Skin Friction Gaya Uplift F s Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile [4] Nurfrida Nashira Ramadhanti Perencanaan Dinding Diafragma untuk Basement Apartemen The East Tower Essence on Darmawangsa. Surabaya. [5] Ou, Chang-Yu Deep Excavation. Leiden : Taylor & Francis/Balkema. [6] Sub Bina Marga Dinas Pekerjaan Umum & Jurusan Teknik Sipil ITS Paket II: Konstruksi Jalan dan Geoteknik Jembatan, Modul H: Perencanaan Tiang Pancang. Papua. [7] Xanthakos, Petros P Slurry Walls as Structural System. United Stated of America : McGraw-Hill, Inc. [8] Fadhillah, M. Hadi Perencanaan Dinding Penahan Tanah Stasiun Bawah Tanah Dukuh Atas dengan Diaphragm Wall, Secant Pile, dan Soldier Pile pada Pembangunan Proyek Mass Rapid Transit Jakarta. Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik Sipil 3. Kontrol penurunan tanah pada setiap alternatif perencanaan telah memenuhi syarat seperti pada tabel berikut karena berat tanah galian yang dipindahkan masih lebih berat daripada berat struktur stasiun bawah tanah. Tabel 14 Kontrol Penurunan Tanah tiap Berat Struktur Berat Timbunan Berat Total Berat Tanah Status Diaphragm Wall OK Secant Pile OK Soldier Pile OK 4. Metode konstruksi untuk seluruh perencanan yang digunakan adalah top down construction dengan 4 tahap bukaan yaitu pada kedalaman 4 m, 10.5 m, 16.5 m, dan 24.5 m dengan penggunaan dewatering untuk menurunkan muka air tanah pada konstruksi stasiun bawah tanah tersebut. 5. Perencanaan dinding penahan tanah yang dipilih adalah menggunakan secant pile dengan pertimbangan defleksi, metode, dan biaya yang lebih efektif dan efisien daripada alternatif lainnya. 6. Disarankan alternatif perencanaan yang digunakan direncanakan ulang lebih rinci dan teliti dikarenakan dalam tugas akhir ini terdapat beberapa keterbatasan yang mengakibatkan kurang sempurnanya perencanaan. DAFTAR PUSTAKA [1] Artha, I.D.M.D.P & A.E.Wibowo Perencanaan Stasiun Subway Di Jalan Raya Darmo Surabaya. Surabaya. [2] Das, B.M Principle of Geotechnical Engineering, Sixth Edition. Canada : Thomson Canada Limited. [3] H-beam Specifications. Katalog PT Cigading Habeam Centre. Krakatau Industrial Estate, Cilegon