Evaluasi Penurunan dan Kestabilan Tiga Jembatan MERR II-C yang Menumpu di Atas Tanah Lempung Lunak

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Evaluasi Penurunan dan Kestabilan Tiga Jembatan MERR II-C yang Menumpu di Atas Tanah Lempung Lunak Arifin Zaid Wirawan, Prof. Ir. Indrasurya B. Mochtar, M. Sc, Ph. D, Trihanyndio Rendy Satrya, ST., MT Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya indrasurya@ce.its.ac.id, rendy_star@yahoo.com Abstrak Jenis tanah yang mendominasi pada lokasi jembatan MERR II-C (Jembatan Pondok Nirwana) adalah merupakan tanah lempung lunak (soft clay). Berdasarkan pengamatan visual di lapangan, penurunan terjadi pada pertemuan antara timbunan dengan kepala jembatan. Penurunan tanah ini akan menyebabkan ketidaknyamanan para pengguna jalan dan membahayakan kestabilan oprit itu sendiri. Adapun tanah dasar daerah sekitar mengalami penurunan yang berbedabeda menurut umur pengoperasian dan pemasangan PVD. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini akan dilakukan evaluasi terhadap penurunan tanah dan stabilitas di sekitar jembatan untuk mengetahui besar penurunan yang akan terjadi dan apakah penurunan tersebut akan membahayakan pengguna jalan, serta mencari solusi yang terbaik untuk mengatasi masalah tersebut. Setelah dilakukan evaluasi, ternyata penurunan yang akan terjadi di masa depan tidak akan membahayakan pengguna jalan, namun diperlukan perbaikan yaitu overlay secara berkala pada oprit jembatan dan pada pertemuan antara oprit jembatan dengan pangkal jembatan di bongkar serta diganti pelat injaknya dengan panjang dan tebal tertentu. Untuk perbaikan box culvert hanya perlu di grouting secara berkala. dijumpai bilamana harus mengkonstruksikan bangunan di atasnya adalah daya dukung tanah yang rendah serta kemampatan tanah yang relatif tinggi. Metode yang umum digunakan dalam mengatasi masalah itu adalah pemakaian pondasi dalam dan perkuatan/perbaikan tanah. Pemakaian pondasi dalam biasanya diterapkan pada pembangunan gedung, sedangkan perkuatan tanah digunakan pada perbaikan daya dukung dan kestabilan badan jalan ataupun jembatan. II. METODE Kata kunci Jembatan MERR II-C, lempung lunak, penurunan tanah, stabilitas, PVD I. PENDAHULUAN Jembatan merupakan suatu bagian dari jalan raya yang berfungsi untuk menghubungkan jalan yang terputus karena adanya rintangan seperti sungai, danau, lembah, jurang, dan lain sebagainya. Dengan melihat fungsi sarana transportasi yang cukup besar dan vital bagi kehidupan khususnya untuk menunjang arus transportasi di daerah Surabaya, maka dibangun Jembatan MERR II-C sebagai pendukung dibangunnya Jalan Middle East Ring Road II-C (MERR II-C). Jembatan MERR II-C yang dibahas adalah Jembatan di dekat kawasan perumahan Pondok Nirwana. Berdasarkan hasil pengujian tanah di daerah sekitar jembatan (sumber: data pengujian tanah di Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan, Jurusan Teknik Sipil, FTSP ITS, Surabaya), jenis tanah sekitar adalah tanah lempung lunak. Pada tanah lempung lunak, masalah yang akan Gambar 1 Bagan alir prosedur pengerjaan tugas akhir

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) mengetahui seberapa tinggi awal timbunan pada saat pengoperasian berdasarkan hasil pengukuran yang di dapatkan di lapangan. Tabel 1 Kontur terakhir / tinggi final survei (center line) oprit jembatan untuk tanah yang tidak menggunakan PVD (Jembatan sisi Timur) Gambar 2 Lanjutan bagan alir prosedur pengerjaan tugas akhir III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Penurunan Tanah pada Oprit Jembatan Data tanah yang didapatkan dari Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan ITS adalah hasil bore log yang didapatkan dari 2 (dua) kali pengeboran di lapangan. Dari 2 (dua) hasil tersebut, digunakan data tanah BH-1 karena setelah di tinjau, daya dukung tanah dasarnya lebih buruk daripada BH-2. Berdasarkan data tanah yang diperoleh, diketahui bahwa tanah dasar dari kedalaman 0 15 meter adalah berupa tanah lempung lunak. Hal pertama yang akan dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan di atas adalah dengan mengetahui kondisi eksisting tanah timbunan di lapangan. Untuk memenuhi hal ini, di adakan pengukuran langsung di lapangan dengan menggunakan Theodolit. Pengukuran dilakukan pada tahun 2012 oleh surveyor Sulasmin cs. a. Penurunan pada tanah yang tidak menggunakan PVD Perhitungan untuk mengetahui tinggi awal timbunan dimulai dengan membuat grafik hubungan antara Hakhir vs Sc U 100 dan Hakhir vs Hawal U 100 dari setiap titik yang diukur di lapangan. Berikut adalah hasil dari pengukuran di lapangan. Karena minimnya informasi elevasi tinggi timbunan pada saat awal pengoperasian jembatan, dilakukan pendekatan menggunakan rumus-rumus yang ada untuk Tabel 2 Kontur terakhir / tinggi final survei (center line) oprit jembatan untuk tanah yang tidak menggunakan PVD (Jembatan sisi Barat)

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Tabel 3 Rekapitulasi tinggi timbunan U 100% No. q (t/m2) Hawal (m) Hakhir (m) Sc (m) Gambar 5 Grafik t (tahun) vs Derajat Konsolidasi (U) (%) Gambar 3 Grafik H akhir vs Sc U100 Setelah didapatkan hasil tersebut, maka akan diketahui derajat konsolidasi pada saat yang diinginkan. Kemudian dicari lagi grafik H akhir vs Sc 5 dan H akhir vs H awal Sc 5, H akhir vs Sc 23 dan H akhir vs H awal Sc 23 berdasarkan grafik sebelumnya dan derajat konsolidasinya. Contoh perhitungan untuk mendapatkan grafik hubungan antara H akhir vs Sc 5 dan H akhir vs H awal Sc 5 adalah sebagai berikut. Gambar 4 Grafik H akhir vs H awal U 100 Seperti yang dijelaskan di atas bahwa dikarenakan waktu pengoperasian jembatan tidak bersamaan maka ada bagian-bagian tertentu yang dibedakan perhitungan penurunannya berdasarkan waktu pengoperasian. Untuk mengetahui tinggi awal, akhir dan konsolidasi primer yang terjadi, dibutuhkan hasil perhitungan Sc U 100% diatas sehingga didapatkan Sc 5, Sc 8, Sc 23 tahun dengan terlebih dahulu mencari grafik hubungan antara t (tahun) vs derajat konsolidasi (U) (%). Karena Cv tanah dasar tidak terlampir pada data tanah yang di dapatkan, maka diambil data tanah sekitar jembatan MERR II-C dan didapatkan data tanah sebuah apartment yang berdiri di sekitarnya. Dengan Cv rata-rata dari data tanah apartment tersebut, dilakukan pengecekan dengan memasukkannya dalam perhitungan sehingga selisih tinggi awal yang terjadi di lapangan dengan tinggi awal perhitungan bisa mendekati / relatif sama. Harga Cv dari data tanah apartment tersebut adalah 2.92 m 2 /tahun. Gambar 6 Grafik Hakhir vs Sc 5 Gambar 7 Grafik Hakhir vs Hawal Sc 5

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Gambar 8 Grafik Hakhir vs Sc 23 Gambar 9 Grafik Hakhir vs Hawal Sc 23 Setelah mendapatkan grafik tersebut, data pengukuran tinggi eksisting di lapangan dijadikan tinggi akhir. Dengan menggunakan grafik-grafik tersebut di dapatkan tinggi awal pada awal pengoperasian jembatan dan dapat di lihat pemampatan yang terjadi pada titik-titik yang diamati. Gambar jembatan serta potongan dapat di lihat pada halaman Lampiran. Hasil perhitungan dapat di lihat pada Tabel 4 dan Tabel 5 berikut. Tabel 4 Hasil perhitungan Hakhir dan Hawal hitung berdasarkan Cv Bale Hinggil (Jembatan sisi Timur) No Potongan (m) (m) H akhir t H awal t Sct (m) Sct (cm) 1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R Keterangan Oprit jembatan Utara Box culvert Utara Box culvert Selatan 19 W Jembatan Utama 20 X Y Z AA AB Jembatan Selatan 25 AC AD Lama (tahun) Tabel 5 Hasil perhitungan Hakhir dan Hawal hitung berdasarkan Cv Bale Hinggil (Jembatan sisi Barat) No Potongan t (m) (m) H akhir H awal t Sct (m) Sct (cm) 27 AK AL AM AN AO AP AQ AR AS AT AU AV AW AX AY AZ BA BB Keterangan Oprit jembatan Utara Box culvert Utara Box culvert Selatan 45 BG Jembatan Utama 46 BH BI BJ BK BL BM BN Jembatan Selatan 5 23 Lama (tahun) Keterangan : Potongan W AD & BG BN dioperasikan dari tahun 1990 Potongan BA-BB dioperasikan dari tahun 2005 Potongan A V & AK AZ dioperasikan dari tahun 2008 Setelah mendapatkan H awal dan H akhir saat t, hasil perhitungan dibandingkan dengan perkiraan H awal yaitu kemiringan 2% dari pengukuran elevasi lapangan. Hasil rekapitulasi dapat di lihat pada Tabel 6 dan Tabel 7 berikut.

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Tabel 6 Perbandingan H awal lapangan dengan H awal perkiraan (Jembatan sisi Timur) No Potongan (m) Perkiraan (m) (m) Pangkal Jembatan H awal t H awal Selisih Sc (m) 1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R V = W X Y Z AA AB AC AD Tabel 7 Perbandingan Hawal lapangan dengan Hawal perkiraan (Jembatan sisi Barat) H awal t H awal Selisih Sc (m) No Potongan (m) Perkiraan (m) (m) Pangkal Jembatan 27 AK AL AM AN AO AP AQ AR AS AT AU AV AW AX AY AZ BA BB BF = BG BH BI BJ BK BL BM BN dilihat setelah dilakukan perhitungan yang salah satu contoh perhitungannya ada di bawah ini. Tabel 8 Secondary settlement S V (PVD 15 m) Potongan Ss (m) S T U V Tabel 9 Rekapitulasi penurunan yang terjadi akibat sisa pemampatan primer dan pemampatan sekunder di BC BF (PVD 10 m) (Sc 5 m + Ss) Potongan Sisa Penurunan yang Sc total Ss (m) Akan Terjadi (m) (m) BC BD BE BF Keterangan : Kode BC BF dioperasikan dari tahun 2005 Kode S V dioperasikan dari tahun Penurunan Tanah Pada Box Culvert Pengukuran penurunan box culvert akibat penurunan tanah asli dilakukan bersamaan dengan pengukuran jembatan. Pengamatan elevasi di amati pada center line kedua box culvert. Menurut pengamatan di lapangan, terjadi penurunan yang cukup besar pada box culvert Utara yaitu 32 cm, sedangkan box culvert Selatan mengalami penurunan 15 cm. Berikut adalah hasil pengukuran box culvert di lapangan. Gambar 10 Ilustrasi potongan memanjang box culvert Utara. b. Penurunan pada tanah yang menggunakan PVD Berdasarkan data yang ada, pada titik S V dan BC BF telah dipasang PVD pada saat awal pembangunan. Bila pemasangan PVD sesuai dengan perhitungan kebutuhan, maka diperkirakan bahwa penurunan yang terjadi saat ini adalah konsolidasi sekunder. Karena tidak adanya informasi mengenai pola pemasangan PVD, maka setiap pola dihitung untuk memastikan Hal ini dapat Gambar 11 Ilustrasi potongan memanjang box culvert Selatan.

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Tabel 10 Hasil pengukuran box culvert Utara dan Selatan Kode H ukur (m) Selisih (m) Keterangan AAA AAA' / AAB' AAB AAC AAC' / AAD' AAD Box Culvert Utara (N - AX) Box Culvert Selatan (Q - BA) Selisih di dapatkan dari H ukur AAA AAA, AAB AAA, dst. Setelah pengukuran selesai, dilakukan evaluasi antara pengukuran eksisting lapangan dengan perhitungan. Hasil perhitungan didapatkan dengan menghitung Sc pada box culvert yaitu sebagai berikut. Dapat dilihat pada hasil rekapitulasi di atas, pemampatan primer yang terjadi di ujung dan di tengah bentang box culvert adalah 29 cm dan 53 cm. Karena pada saat pengamatan, box culvert masih berumur 5 tahun, maka dengan U 5 tahun yaitu 57.50% didapatkan bahwa box culvert hanya mengalami penurunan sebesar. - Penurunan 5 tahun pada ujung box culvert : Sc 5 tahun = U 5 tahun x 0.29 = x 0.29 = m - Sisa penurunan pada ujung box culvert yaitu : Sc sisa = Sc total - Sc 5 tahun = = cm - Penurunan 5 tahun pada tengah bentang box culvert : Sc 5 tahun = U 5 tahun x 0.53 = x 0.53 = m - Sisa penurunan pada tengah bentang box culvert yaitu : Sc sisa = Sc total - Sc 5 tahun = = cm IV. KESIMPULAN Berdasarkan evaluasi yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Kontur terakhir sudah didapatkan dari hasil pengukuran oleh surveyor Sulasmin cs, 2. Cv rata-rata yang digunakan di dapatkan dari data tanah apartment Bale Hinggil yaitu 2.92 m 2 / tahun dan setelah diadakan pengecekan, ternyata tinggi awal yang digunakan sebagai perbandingan menghasilkan selisih yang tidak terlalu jauh dengan akurasi 99.54%, 3. Perkiraan tinggi awal sudah didapatkan melalui perhitungan dan digunakan Cv rata-rata no Besar penurunan yang akan terjadi pada setiap potongan sudah di hitung dan di dapatkan sisa penurunan yang akan terjadi di masa depan, 5. Walaupun oprit jembatan akan terus mengalami penurunan, namun bila adanya penanganan untuk mengganti pelat injak pada pangkal jembatan serta dioverlay secara intensif, maka pengguna jalan tidak akan terganggu. Begitu juga pada box culvert terutama yang Utara hanya perlu di grouting secara berkala untuk maintainance. 6. Telah di adakan penilitian untuk mengamati ukuran ideal plat injak yang dilakukan oleh Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan ITS. Hasil dari penelitian itu adalah pada pembangunan jembatan berikutnya, disarankan untuk menggunakan plat injak yang tebalnya 50 cm dan panjang 10 m dari pangkal jembatan untuk menghindari patahnya plat injak yang dapat berakibat pada penurunan oprit jembatan. DAFTAR PUSTAKA Braja M. Das., (1985), Advanced Soil Mechanics. International Student Edition, Mc. Graw-Hill International Book Company Washington, U.S.A. Braja M. Das., (1985), Mekanika Tanah (PrinsipprinsipRekayasaGeoteknis) Jilid 1, Terjemahan: Noor EndahMochtar&Indrasurya B. Mochtar. Bowles J.E., (1984), Sifat-sifatFisisdanGeoteknis Tanah. Terjemahan: Johan KelanaputraHainim, Erlangga, Jakarta. Departemen PU BinaMarga (1992), Bridge Management System (BMS). Departemen PU BinaMarga (1992), Bridge Design Code (BMS). Soedarmo D. G. Ir., PurnomoE. J. S. Ir., (1997), Mekanika Tanah 2, Kanisius, Yogyakarta. Lambe, T. W. (1958a). The Structure of Compacted Clay, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 84. No. SM2, Lambe, T. W. (1958b). The Engineering Behavior of Compacted Clay, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 84. No. SM2, Lambri Z. E. diusahakandarinaskah P.J. Clijndan Ir. J. Potma, (1953), IlmuMekanika Tanah, PenerbitBukuTeknik H. Stam, Djakarta. Leonards, G. A., Cutter, W. A., and Holtz, R. D. (1980). Dynamic Compaction of Granular Soils, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 106, No. GT1, Verma, BP, (1975), Problems in Soil Mechanics, Khanna Publisher, Delhi. Wesley, L.D., (1977), Mekanika Tanah. BadanPenerbitPekerjaanUmum, Jakarta.