TEKNIK PERBAIKAN TANAH LUNAK SEBAGAI LAPISAN TANAH DASAR (SUBGRADE) (Studi Literatur) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas - Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh: DINI ANITA SARAGIH 09 0424 061 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
LEMBAR PENGESAHAN TEKNIK PERBAIKAN TANAH LUNAK SEBAGAI LAPISAN TANAH DASAR (SUBGRADE) (Studi Literatur) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan oleh : DINI ANITA SARAGIH 09 0424 061 Pembimbing : Ir. Zulkarnain A.Muis, M.Eng.Sc NIP : 19560326 198103 1 003 Penguji I Penguji II Ir. Indra Jaya Pandia, MT NIP. 19560618 198601 1 001 Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 19650325 199103 1 006 Mengesahkan Koordinator, PPSE Departemen T. Sipil FT USU Ketua Departemen T. Sipil FT USU Ir. Zulkarnain A.Muis, M.Eng.Sc Prof. Dr. Ing. JohannesTarigan NIP : 19560326 198103 1 003 NIP: 19561224 198103 1 002 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Masalah yang sering dijumpai pada pembangunan konstruksi diatas tanah lunak adalah masalah penurunan dan daya dukung yang rendah. Pemberian beban diatas tanah lunak akan mengakibatkan terjadinya pengaliran air dan udara dari dalam pori-pori tanah sehingga mengakibatkan menyusutnya volume tanah, peristiwa ini disebut dengan proses konsolidasi tanah. Proses konsolidasi pada tanah lunak membutuhkan waktu yang lama tergantung kepada ketebalan tanah lunak, dimana semakin tebal lapisan tanah lunak maka semakin lama proses konsolidasi terjadi. Dalam pembangunan konstruksi waktu yang diperlukan terbatas sehingga untuk mempercepat proses konsolidasi diperlukan suatu perlakuan. Ada beberapa teknik perbaikan tanah lunak, yaitu teknik perbaikan tanah secara mekanis(fisis), dengan bahan kimia, dengan bahan prkuatan dan secara hidrolis. Teknik perbaikan tanah lunak ini mempunyai keuntungan dan kekurangan masing-masing, oleh karenanya teknik perbaikan tanah lunak disesuaikan dengan kondisi tanah lunak yang ada di lapangan. Dengan mempertimbangkan efesiensi waktu, biaya dan kemudahan pengerjaan serta waktu yang dibutuhkan. Pada Tugas Akhir ini teknik perbaikan tanah yang digunakan adalah metode PVD (Prefabricated Vertical Drains). PVD adalah suatu system drainase yang mempunyai sifat permeabilitas tinggi, yang dapat mempercepat proses konsolidasi. Pada Tugas Akhir ini akan dihitung besaranya penurunan pada tanah lunak dan waktu konsolidasi yang dibutuhkan. Dalam hal ini digunakan data dari Runway Bandara Internasional Kuala Namu. Perhitungan besar penurunan konsolidasi dengan menggunakan metode Hansbo. Derajat konsolidasi yang ditargetkan pada tugas akhir ini adalah pada saat mencapai derajat konsolidasi 90%. Dalam tugas akhir ini teknik perbaikan tanah yang dilakukan adalah dengan PVD. PVD untuk mempercepat proses konsolidasi. Analisa jarak spasi antar PVD juga akan dihitung untuk medapatkan jarak yang paling efektif yang disesuaikan dengan waktu konsolidasi yang dibutuhkan. Dari hasil perhitungan atau analisa yang dilakukan maka diperoleh hasilnya. Yaitu untuk mencapai konsolidasi 90%, dibutuhkan waktu selama 6,82 tahun, sedangkan penurunan yang terjadi sebesar 1,82 meter. Sedangkan waktu konsolidasi 90% dengan PVD spasi 1,2 meter adalah selama 75 hari, spasi 1,4 meter selama 105 hari dan spasi 1,6 meter selama 135 hari. Kata kunci: penurunan, tanah lunak, konsolidai, Prefabricated Vertical Drain (PVD) i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Allah Yang Maha Kuasa atas segala rahmat dan berkatnya, penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas Tugas Akhir dengan baik. Adapun Tugas Akhir ini yang berjudul Teknik Perbaikan Tanah Lunak Sebagai Lapisan Tanah Dasar (Subgrade). Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan baik moril maupun materil, secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu perkenankanlah penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan untuk penyelesaian Tugas Akhir ini terutama: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil. 2. Bapak Ir. Syahrizal, M.Eng, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil. 3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya. 4. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, MT., selaku dosen penguji yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya. 5. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., selaku dosen penguji yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya. 6. Bapak, Mamak, Risda, Cerimita, Aceria serta keluarga yang selalu memberikan dukungan dan doa. ii
7. Hendra Simanjuntak yang selalu memberikan semangat, dukungan, dan doa dalam melakukan Tugas Akhir ini. 8. Juni, Irma, Vay, Tua, Arif, Bolmen, Serly dan teman-teman yang lain yang selalu memberikan semangat, dukungan, dan doa dalam melakukan Tugas Akhir ini. 9. Seluruh teman-teman kami dari Jurusan teknik Sipil yang senantiasa memberikan kritik dan sarannya. 10. Rekan-rekan Ektension 2009 yang telah memberi semangat dan dorongan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Dengan terbatasnya kemampuan dan waktu yang penulis miliki untuk melaksanakan proses penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyadari adanya kesalahan dan kekurangan baik dari segi isi maupun penyusunannya. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi rekan-rekan Jurusan Teknik Sipil. Medan, April 2014 Penulis iii
DAFTAR ISI ABSTRACT...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR TABEL...vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Permasalahan...4 1.3 Pembatasan Masalah...4 1.4 Tujuan Penulisan...5 1.5 Sistematika Penulisan...5 BAB II KARAKTERISTIK TANAH LUNAK DAN PERMASALAHANNNYA 2.1 Tinjauan Umum...7 2.2 Karakteristik Tanah Lunak...8 2.2.1 Pengertian Tanah Lunak...9 2.2.2 Sifat-sifat Tanah Lunak...10 2.2.3 Tipe Tanah Lunak...13 2.3 Permasalahan Tanah Lunak...15 2.3.1 Tanah Dasar...15 2.3.2 Timbunan di atas Tanah Lunak...20 2.4 Permasalahan yang Timbul pada Tanah Lunak...24 2.4.1 Daya Dukung Tanah yang Rendah...25 2.4.2 Penurunan Timbunan yang Besar...25 2.5 Teori Penurunan Tanah...27 2.5.1 Penurunan Elastik...29 2.5.2 Penurunan Akibat Konsolidasi Primer...29 2.5.3 Penurunan Akibat Konsolidasi Sekunder...34 2.5.4 Penurunan Akibat Konsolidasi (Consolidation Settlement) 36 2.6 Kecepatan Konsolidasi (Rate of Consolidation)...40 iv
2.7 Contoh Permasalahan Konstruksi Jalan di atas Tanah Lunak...44 2.8 Penanganan Tanah Lunak...46 BAB III TEKNIK PERBAIKAN TANAH LUNAK 3.1 Tinjauan Umum...49 3.2 Teknik Perbaikan Tanah Lunak...49 3.2.1 Dengan Bahan Perkuatan...49 3.2.2 Secara Mekanis (fisis)...52 3.2.3 Dengan Bahan Kimia...57 3.2.4 Secara Hidrolis...59 3.2.4.1 Fungsi Drainase Vertikal...61 3.2.4.2 Karakteristik Drainase Vertikal...62 3.2.4.3 Pengaruh Drainase Vertikal Terhadap Konsolidasi.63 3.2.4.4 Efek Smear dan Gangguan...64 3.2.4.5 Pemilihan Tipe Drainase Vertikal...65 3.2.4.6 Pemasangan Drainase Vertikal...66 3.3 Desain Drainase Vertikal...67 3.4 Persamaan Desain Umum Untuk Drainase Vertikal...68 3.5 Modifikasi Persamaan Desain Umum...70 3.6 Konsolidasi Radial...72 3.7 Kombinasi Konsolidasi Vertikal dan Konsolidasi Radial...74 3.8 Langkah-langkah dalam Mendesain Drainase Vertikal...76 BAB IV APLIKASI 4.1 Umum...78 4.2 Perbaikan Tanah Lunak...78 4.2.1 Perbaikan Tanah Lunak dengan Vertical Drain...78 4.2.1.1 Perhitungan Waktu Konsolidasi...79 4.2.1.2 Desain Drainase Vertikal dan Horizontal...81 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan...97 5.2 Saran...98 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN v
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hubungan antar konsistensi dengan tekanan konus... 11 Tabel 2.2 Hubungan antara kepadatan, relative density, nilai N, qc dan Ø... 12 Tabel 2.3 Hubungan Antara Indeks Plastis Dengan Tingkat Plastisitas dan Jenis Tanah Menurut Atterberg... 12 Tabel 2.4 Tipe tanah berdasarkan kadar organic... 13 Tabel 2.5 Korelasi untuk indeks pemampatan. C c... 40 Tabel 2.6 Variasi nilai Tv terhadap nilai U... 43 Tabel 2.7 Peningkatan Tanah Dasar untuk Tanah Dasar Berdaya Dukung Sedang (CBR2 s/d < 6) dan Tipikal Lapisan Penopang... 47 Tabel 2.8 Perbaikan Tambahan untuk Tanah yang Sangat Lunak dengan CBR Lapangan Di bawah 2... 48 Tabel 3.1 Persyaratan sifat sifat kapur untuk stabilisasi tanah... 59 Tabel 4.1 Parameter tanah yang digunakan... 78 Tabel 4.2 Hasil perhitungan waktu konsolidasi pada BH-02 (STA 0+700)... 80 Tabel 4.3 Hasil perhitungan konsolidasi vertikal dan radial dengan spasi 1,2 meter... 85 Tabel 4.4 Hasil analisa konsolidasi vertikal dan radial dengan spasi 1,4 meter... 89 Tabel 4.5 Hasil analisa konsolidasi vertikal dan radial dengan spasi 1,6 meter... 93 vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Regangan lapisan tanah lempung jenuh air akibat kenaikan... 30 tegangan Gambar 2.2 Kondisi tegangan pada saat t = 0... 32 Gambar 2.3 Tegangan pada saat 0< t <... 32 Gambar 2.4 Kondisi tegangan pada saat t =... 32 Gambar 2.5 Variasi e vs log t untuk kenaikan beban... 35 Gambar 2.6 Lapisan tanah lempung yang mengalami konsolidasi... 42 Gambar 3.1 Drainase vertical dibawah timbunan tanah... 60 Gambar 3.2 Penurunan dengan dan tanpa drainase vertikal... 62 Gambar 3.3 Pengaruh smear dan tahanan drain... 65 Gambar 3.4 Rencana pola drainase dan zona pengaruh antar drainase... 65 Gambar 3.5 Pemasangan PVD... 67 Gambar 3.6 Settlement Plate... 75 Gambar 4.1 Pemasangan Drainase Vertical di Bawah Timbunan Tanah... 95 Gambar 4.2 Detail Timbunan... 96 vii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Gambar dan Denah Lokasi Penyelidikan Tanah di Lapangan Lampiran 2 Gambar Stratifikasi Lapisan Tanah Lampiran 3 Gambar Potongan Melintang Runway viii