(Studi kasus proy Jembatan Siak Sri Indrapura, Jembatan Perawang, dan Jembatan Teluk Masjid)

Transkripsi

1 (Studi kasus proy Jembatan Siak Sri Indrapura, Jembatan Perawang, dan Jembatan Teluk Masjid) Penulis : 1. Ir. Ahmad Helmi, MSc.MM.MP (Dinas Kimpraswil Prov.Riau) 2. PT. PP (Persero) Cabang IX Pekanbaru Ir. Satya Priambodo Murdia Helina, ST

2 DAFTAR ISI I. Introduction 1 1. Latar Belakang 1 2. Tujuan 2 3. Batasan Masalah 2 II. Geotechnical Consideration 1. Subsurface investigation (boring /SPT) 3 a. Proyek Jembatan Siak Sri Indrapura 4 b. Proyek Jembatan Perawang 5 c. Proyek Jembatan Teluk Mesjid 6 2. Laboratory & Field Testing 7 3. Ground Water 8 4. Karakter Khusus tanah 8 III. Construction Consideration 9 IV. Daya Dukung Pondasi Proy Jembatan siak, Perawang dan Teluk Mesjid 10 V.Pemilihan Jenis Pondasi 12 VI. Kesimpulan 14 Daftar Pustaka LAMPIRAN Foto-foto Pelaksanaan Curiculum Vitae Penulis 2

3 Tinjauan Struktur Tanah Pada Alur Sungai Siak Terhadap Pembangunan Jembatan Bentang Panjang di Sepanjang Alur Sungai Siak (Studi kasus proy Jembatan Siak Sri Indrapura, Jembatan Perawang, dan Jembatan Teluk Masjid) I. Introduction 1. Latar Belakang Sungai Siak merupakan salah satu urat nadi perkembangan daerah Propinsi Riau. Sungai dengan lebar lebih dari 120 meter dan kedalaman lebih dari 15 meter merupakan sarana transportasi utama pengangkutan hasil komoditi dari dan menuju Propinsi Riau khususnya kota Siak dan Pekanbaru. Puluhan kapal kapal besar pengangkut barang lewat setiap harinya. Namun demikian, transportasi sungai cenderung bergerak stagnan dibandingkan dengan perkembangan transportasi darat. Sarana penyebrangan sungai hanya dengan menggunakan ferry, dipandang tidak mampu mengakomodir permintaan akan lancarnya pergerakan transportasi darat. Pembangunan jembatan untuk menghubungkan dua sisi Sungai Siak terus dilakukan. Saat ini tercatat baru 2 buah jembatan yang melintasi sungai Siak dan 3 buah jembatan yang masih dalam masa konstruksi. Tiap tiap jembatan memiliki jenis dan karakteristik yang berbeda. Jembatan Siak I dengan tipe jembatan komposit, merupakan jembatan yang terlama, terletak di pintu masuk kota Pekanbaru. Jembatan Siak II berupa Rangka Baja (steel truss) berada di lingkar luar kota Pekanbaru. Sedang untuk jembatan Siak Sri Indrapura dengan jenis konstruksi Cable Stayed terletak di kota Siak Sri Indrapura. Jembatan Perawang dengan type struktur Main Span adalah Balance Cantilever Box Girder dibangun sebagai satu kesatuan Jaringan Jalan Lintas Timur Sumatra. Satu jembatan lagi berada di bagian timur laut Kabupaten Siak yakni Jembatan Teluk Masjid dengan jenis Rangka Baja Arch Bridge sebagai penghubung jaringan jalan ke arah Kabupaten Bengkalis. Dari berbagai jenis jembatan yang ada baik yang sudah jadi maupun dalam proses konstruksi memilih substruktur yang berbeda yaitu pada jenis pondasi yang dipakai memiliki kekhasan sesuai dengan karakteristik tanah pada alur sungai Siak. Dari kekhasan tersebut akan kita bahas dasar pemilihan jenis pondasi dan parameter-parameter apa saja yang dipakai meyangkut jenis tanah dan stratifikasi tanah yang ada, sehingga nantinya bisa diperoleh kesimpulan mengenai struktur tanah dan jenis pondasi yang cocok pada daerah sepanjang alur sungai Siak. 1

4 Jembt Teluk Mesjid Jembt Perawang Jembt Siak 2. Tujuan 1. Mengetahui struktur tanah di daerah aliran sungai siak berdasarkan data Proyek Jembatan Siak, Perawang dan Teluk Mesjid. 2. Mengetahui jenis pondasi yang cocok untuk aliran sepanjang sungai siak. 3. Batasan Masalah Penentuan jenis pondasi didasarkan analisa 3 proyek jembatan yang sudah dikerjakan. 2

5 II. Geotechnical Consideration 1. Subsurface investigation (boring /SPT) Tujuan investigasi ini adalah untuk mengetahui potongan melintang tanah, jenis tanah dan nilai N SPT nya. N SPT ini akan mengidentifikasikan kekuatan tanah. Setiap jenis tanah mempunyai karakter yang berbeda-beda sehingga akan menjadi pertimbangan dalam memutuskan jenis pondasi yang akan digunakan. Hasil bore log yang dilakukan di proyek Jembatan Siak, Perawang, dan teluk mesjid menunjukkan bahwa lapisan permukaan tanah disepanjang aliran sungai siak hampir sebagian besar tersusun dari Clay atau Lempung, dengan elevasi tanah keras berada pada elevasi m dari muka tanah. Karakter tanah lempung adalah akan mengalami konsolidasi normal yang cukup besar jika dibebani karena tanah jenis ini memiliki kadar air yang cukup tinggi. Durasi konsolidasi pada lempung berlangsung cukup lama. Berbeda dengan pasir dimana konsolidasi terbesar terjadi disaat awal pembebanan (elastis consolidation) dan berlangsung cepat. Berikut ini adalah Penampang melintang lapisan tanah beserta N SPT dari masing-masing proyek : 3

6 a. Proyek Jembatan Siak Sri Indrapura Berdasarkan nilai N-SPT pada proyek Jembatan Siak elevasi tanah keras berada pada kedalaman m dari muka tanah. 4

7 b. Proyek Jembatan Perawang Data N-SPT proyek jembatan perawang menunjukkan bahwa nilai lapisan tanah keras terdapat pada elevasi 35 ~ dari muka tanah 5

8 c. Proyek Jembatan Teluk Mesjid Lapisan tanah keras pada proyek teluk mesjid berada pada elevasi39 ~ 50 m dari muka tanah. Berdasarkan hasil Bore log dan N-SPT diatas, maka kualitas tanah (dinilai dari posisi lapisan tanah keras) dari ketiga proyek diatas dapat diurutkan sebagai berikut: 1. Proyek Jembatan Perawang 2. Proyek Jembatan Siak 3. Proyek Jembatan Teluk Mesjid 6

9 Penurunan kualitas tanah ini sejalan dengan arah muara sungai (dapat dilihat pada peta). Hal ini menunjukkan bahwa semakin kemuara sungai siak kualitas tanah sebagai lapisan pendukung cendrung menurun. 2. Laboratory & Field Testing Test laboratorium dan lapangan bertujuan untuk mengetahui properties tanah, diantaranya C, Ø dan koefesien konsolidasi. Nilai C dan Ø menentukan daya dukung tanah sedangkan koefesien konsolidasi menentukan besarnya penurunan. Tabel 1 berikut ini menyajikan beberapa properties tanah sepanjang aliran sungai siak berdasarkan uji laboratorium. Tabel 1. Rekapitulasi PDA dan Loading Test Proyek Jembatan Siak, Jembatan Perawang dan Jembatan Teluk Mesjid Kohesi (cu) Sudut Geser Bulk density LL PL Kadar air Angka Pori (e) Koefesien Kompresi Kedalaman Unit Kg/cm2 T/m3 % % % cc Proyek Jemb Teluk Proy Jembt.Siak Proy Jembt Perawang ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ mesjid Hasil uji Lab dari ketiga proyek ini menunjukkan bahwa kondisi tanah bahwa tanah sepanjang aliran sungai siak untuk kedalaman 0-19 m (dari muka tanah) memiliki : Kadar air hampir mendekati batas cair (Liquid Limit) dan nilai kohesi cukup kecil. Angka pori yang cukup besar yaitu lebih dari 0.7, hal ini menandakan bahwa struktur tanah memiliki kepadatan yang kecil. Nilai kohesi tanah lapisan tanah atas kecil rata-rata 0.1 kg/cm2 Oleh karena itu pemakaian pondasi dangkal harus dihindari, untuk struktur permanent sebaiknya digunakan pondasi dalam dengan kedalaman mencapai tanah keras. 7

10 3. Ground Water Elevasi ground water akan berpengaruh dalam proses pengerjaan pondasi. Jika elevasi muka air tanah tinggi, maka jenis pondasi yang sebaiknya adalah tipe precast untuk mencegah gangguan air saat proses konstruksi sekaligus menghindari infiltrasi air terhadap beton. Infiltrasi air pada beton basah akan mempengaruhi mutu beton. Air tanah disepanjang aliran sungai siak mempunyai kadar asam yang cukup tinggi (PH<7). Kadar asam yang tinggi ini diakibatkan oleh area sepanjang aliran sungai siak yang hampir sebagian besar merupakan rawa dan anak sungai siak juga melewati daerah gambut. Karena sifat kimia air tanah sungai siak ini, maka kontak antara beton basah dengan air sungai harus dihindari untuk menjamin mutu beton. Air yang baik untuk beton memiliki PH =7 4. Karakter Khusus tanah a. Erosi pada dasar sungai Kondisi penggerusan pada dasar Sungai Siak cukup besar mengingat kecepatan arus berkisar 27 cm/s dan kohesi pada dasar sungai kecil. Hal ini akan berakibat terhadap bertambahnya panjang tekuk tiang dan berkurangnya penetrasi tiang sehingga daya dukung tiang berkurang. Korelasi ini akan terlihat pada rumus berikut: Pcritic 2 Ket : Pcritic E I Lk EI Lk 2 : Daya dukung tiang : Elastisitas Tiang : Inersia Tiang : Panjang tiang tidak tersangga L kritik Kedalaman Untuk mendapatkan L kritik yang besar maka material digunakan penetrasi sebaiknya adalah material yang memiliki elastisitas besar. Untuk kondisi seperti ini pondasi tiang baja lebih efisien dari pada beton. Karena 8

11 elastisias baja (E = Mpa) jauh lebih besar dari pada elastisitas beton (E = Mpa). b. Negatif skin friction saat terjadi penurunan permukaan air tanah Pada tanah dipinggir sungai siak memiliki kecendrungan penurunan tanah saat terjadi penurunan muka air tanah. Jika dasar pile tidak terdapat tanah keras, maka kombinasi dari negative skin friction dan beban dinamik akan mengakibatkan penurunan yang cukup signifikan. Ini akan membahayakan struktur. Negative skin Friction Soft Soil Clay, silt Negative skin Friction Hard Soil Stiff Clay Positif skin friction III. Construction Consideration Suatu struktur yang baik selain didesain aman dan kuat pada saat digunakan, juga harus memiliki construction capability. Berikut ini adalah beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemiihan pondasi utuk area aliran sungai siak: 1. Posisi elevasi muka air sungai siak. Pasang surut sekitar 3 m. Dengan kecepatan arus berkisar 27 cm/s. Berdasarkan karakter arus di sungai siak ini Struktur pondasi yang bersentuhan dengan arus sungai sebaiknya menggunakan material yang sudah jadi dengan dimensi yang langsing untuk meminimalisasi tekanan hidroulik dari arus sungai. 2. Dasar pertimbangan pemilihan pondasi dari segi jenis berat dan ukuran tergantung pada kapasitas alat ( crane, plat form, alat pancang) yang bisa di operasikan didaerah bentang sungai. Semakin besar kapasitas alat yang bisa 9

12 digunakan maka semakin besar pula dimensi pondasi yang digunakan. Sebagai informasi bentang sungai siak rata-rata adalah 200 m. Selain pertimbangan alat, dimensi pondasi juga tergantung kepada proses pendatangan material (distribusi material). Dimensi material pondasi dibatasi oleh kemampuan dalam pendatangan material dari tempat produksi ke lokasi pekerjaan. Untuk wilayah sepanjang aliran sungai siak, pendatangan material pondasi tidak terlalu mengalami kesulitan karena sungai cukup lebar dan tidak ada penyempitan bentang sungai yang mungkin mempersulit proses pendatangan material pondasi. 3. Lalu lintas sungai siak memiliki aktifitas cukup padat. Sungai siak merupakan moda air yang menghubungkan daerah-daerah penghasil (seperti kayu dan minyak bumi) di Riau dengan selat Malaka. Dalam satu hari ada 35 ponton yang (membawa kayu HTI PT.IKPP) berdimensi cukup besar, dan kapal- kapal besar baik kapal asing maupun kapal lokal yang membawa minyak dan kontainer. Selain ponton dan kapal besar juga terdapat kapal penumpang seperti jelantik dan Speed boat. Keberadaan Kapal besar dan Ponton akan membatasi ruang gerak dalam proses konstruksi. Sementara kapal kecil seperti speed boat akan menimbulkan gaya hidrodinamik cukup besar (ombak). Struktur pondasi yang dipilih harus mampu mengatisipasi gaya ini selama proses konstruksi sehing diperlukan design during construction. 10

13 IV. Daya Dukung Pondasi Proy Jembatan siak, Perawang dan Teluk Mesjid Proyek Jembatan Siak, Perawang dan teluk mesjid memiliki struktur pondasi Tiang pancang. Jenis pondasi di bentang sungai menggunaka steel pipe pile diameter 80 cm dan di darat menggunakan concrete pile dia 60 cm. Untuk mengetahui daya masing- masing tiang. Test yang dilakukan diantaranya adalah PDA (Pile Driving Analyzer) dan Loading test. Daya dukung PDA didasarkan atas perlawanan yang diberikan oleh pondasi terhadap Pukulan Hammer dengan berat tertentu. Sedangkan daya dukung Loading test didasarkan atas reaksi pondasi ketika diberikan beban rencana. Rekapitulasi hasil PDA dan Loading Test ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Rekapitulasi PDA dan Loading Test Proyek Jembatan Siak, Jembatan Perawang dan Jembatan Teluk Mesjid Unit Jenis pondasi Jembt Siak Steel Concrete Diameter cm Pipe Pile 120 Pile 60 Panjang m Panjang penetrasi m Pile Driving Analyze T Friksi Jembt Perawang Steel Pipe Concrete Pile 120 Jembt Teluk Steel Pipe Mesjid Pile 60 Pile T Ujung T Total T Analisa CAPWAP Displacement mm 24.9 Loading Test Aksial Tekan Beban 100 % Ton Pergeseran Total mm Pergeseran Elastis Pergeseran mm mm Beban 100 % Ton Pergeseran Total mm Pergeseran Elastis Pergeseran mm mm Permanen Loading Test Lateral Permanen 11

14 Berdasarkan hasil PDA test dan Loading test diketahui bahwa rata-rata daya dukung tiang pancang pada ketiga proyek ini adalah sebagai berikut: Stell Pipe Pile Dia 120 pada kedalaman 48 m adalah 450 T dengan safety faktor 3 menjadi 150 T. Concrete Pile Dia 60 pada kedalaman m adalah T dengan safety faktor 3 menjadi 106 T. V. Pemilihan Jenis Pondasi Berdasarkan pertimbangan-pertimbang yang disebutkan pada bagian sebelumnya maka pondasi tiang pancang (Driven Pile) adalah pilihan yang tepat. Dengan alasan : 1. Dengan tiang pancang kualitas beton dapat terjamin, karena kemungkinan berkurangnya kualitas beton akibat masuknya air atau lumpur dapat dicegah, tidak seperti pada tiang dengan cor ditempat yang memungkinkan terjadinya masuknya lumpur dari dinding tanah kedalam beton basah. 2. Untuk tanah lempung, pemancangan bisa dilakukan lebih cepat dan efisien dari pada pengeboran karena sifat tanah yang lunak. Pemilihan tipe pondasi selanjutnya difokus kan kepada material tiang pancang yang cocok: Berikut ini adalah grafik hubungan pengaruh jenis material dan N SPT terhadap daya dukung berdasarkan penelitian M.C. McVay, D. Badri and Z.Hu University of Florida, Civil and Coastal Engineering Dept. 12

15 13

16 Kedua grafik diatas menunjukkan bahwa daya dukung friksi Concrete Pile lebih besar dari pada Stell Pile. Sementara untuk daya dukung ujung tidak terdapat perbedaan yang terlalu besar. Berdasarkan data diatas maka dipilih : 1. Concrete Pile untuk pondasi di darat (pinggir sungai). - Nilai friksi selimut tiang lebih besar dari baja, sehingga daya dukung seimut juga lebih besar - Kuat tekan beton lebih besar dari pada baja 2. Steel Pipe Pile untuk pondasi di sungai - Elastisitas Baja lebih besar dari pada beton, sehingga kapasitas panjang tiang tidak tersangga (jarak antara elevasi kepala tiang dengan permukaan tanah/jepit tiang) bisa lebih besar. - Baja lebih ringan dari beton sehingga memudahkan proses pengang kuta baja dari stock area menuju area pemancangan. VI. Kesimpulan Berdasarkan data-data yang telah disebutkan dapat disimpulkan bahwa: 1. Tanah lapisan atas disepanjang aliran sungai siak hampir sebagian besar terdiri atas lempung dengan kadar air yang cukup tinggi serta mendekati batas limit. Dengan kondisi ini, jenis pondasi dangkal sebaiknya dihindari. 2. Lapisan tanah keras berada dibawah elevasi 30 m. Ujung pondasi sebaiknya terdapat pada tanah keras karena tanah lapisan atas cukup lunak, sehingga berbahaya jika mengandalkan daya dukung friksi saja. 3. Kualitas daya dukung tanah di daerah aliran sungai siak kearah muara menunjukkan penurunan. 4. Jenis pondasi yang cocok untuk daerah sepanjang alirang sungai siak adalah : - Steel Pipe Pile unuk ditengah sungai - Concrete Pile untuk dipinggir sungai. 14

17 1

18 PROYEK JEMBATAN SIAK SRI INDRA PURA Pengangkutan SPP dari stock area menuju area pemancangan 2

19 Pemancangnan SPP ditengah sungai menggunakan ponton 3

20 PROYEK JEMBATAN PERAWANG Pemancangnan SPP menggunakan Hydraulic Hammer Kobe. Cap: K-80 4

21 Pemancangnan Stell Pipe Pile Diameter 120 cm 5

22 DAFTAR PUSTAKA Laporan Survey Geoteknik Proyek Jembatan Siak Sri Indrapura, 2003 Laporan Penyelidikan Tanah Proyek Jembatan Perawang, 2005 Laporan Penyelidikan Tanah Proyek Jembatan Teluk Mesjid, 2006 Laporan Pengujian Dinamis Tiang Pancang Hollow dan CAPWAP Proyek Jembatan Siak Sri Indrapura, 2003 Laporan PDA Test Proyek Jembatan Siak Sri Indrapura, 2003 Laporan Pengujian Dinamis Pile Driving Analysis Proyek Jembatan Perawang Kabupaten Siak, 2005 Laporan PDA Test Proyek Jembatan Teluk Mesjid, 2006 Laporan Percobaan Pembebanan Statis Aksial Tekan Proyek Jembatan Cable Stayed Siak Sri Indra Pura, 2003 Laporan Pembebanan Horizontal Proyek Jembatan Cable Stayed Siak Sri Indrapura, 2003 Laporan Percobaan Pembebanan Statis Aksial Tekan Proyek Jembatan Perawang, 2005 Laporan Percobaan Pembebanan Horizontal Proyek Jembatan Perawang, 2005 Laporan Percobaan Pembebanan Statis Aksial Tekan Proyek Jembatan Teluk Masjid,2006 M.C. McVay, D. Badri and Z.Hu, Determination of Axial Pile Capacity of Prestressed Concrete Cylinder Piles, University of Florida, Civil and Coastal Engineering Dept,

23 7