JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (13) 1-5 1 Alternatif Metode Perbaikan Tanah untuk Penanganan Masalah Stabilitas Tanah Lunak pada Areal Reklamasi di Terminal Peti Kemas Semarang Yulieargi Intan Tri, Trihanyndio Rendy Satrya, Noor Endah Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 6111 E-mail: rendy_star@ce.its.ac.id Abstrak Selama bertahun-tahun genangan banjir rob (banjir karena luapan air laut) menjadi masalah utama yang mengganggu kegiatan operasional bongkar-muat di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang. Kondisi tanah dasar yang sangat lunak menyebabkan penurunan tanah (settlement) dan mengakibatkan level air laut menjadi lebih tinggi dari daratan pelabuhan. Terminal Peti Kemas Semarang (TPKS) dalam waktu dekat akan diperluas dan akan dilakukan kegiatan reklamasi. Supaya permasalahan settlement pada lahan reklamasi di atas dapat diatasi, maka perlu dilakukan metode perbaikan tanah. Tugas Akhir ini bertujuan merencanakan tinggi timbunan awal, merencanakan perbaikan tanah untuk mempercepat pemampatan dengan kombinasi sistem preloading dan PVD; serta memilih alternatif perkuatan tanah dengan cerucuk beton, geotekstil, kombinasi cerucuk beton dan geotekstil, dan turap baja. Tebal tahap penimbunan untuk sistem preloading adalah 5 cm perminggu dan PVD dipancang sedalam 3 m dengan pola pemasangan segitiga berjarak 1.3 m. Pada pemasangan PVD, waktu konsolidasi untuk mencapai derajat konsolidasi (U) 95% adalah minggu. Perhitungan alternatif perkuatan tanah menggunakan cerucuk beton segiempat berukuran 5 cm x 5 cm menghasilkan kebutuhan cerucuk beton sebanyak 1 buah/ meter dengan panjang satu buah cerucuk adalah 7 m. Perhitungan alternatif perkuatan menggunakan geotekstil menghasilkan kebutuhan geotekstil tipe Woven High- Strength Polyester PET 6/1 sebanyak 5 lapis. Sedangkan pada alternatif perkuatan tanah kombinasi cerucuk beton dengan geotekstil menghasilkan kebutuhan cerucuk beton sebanyak buah/ meter dengan panjang satu buah cerucuk adalah 7 m dan kebutuhan geotekstil sebanyak 16 lapis. Dan perhitungan alternatif perkuatan menggunakan turap baja menghasilkan kebutuhan turap baja sebanyak 5 baris. Kata Kunci Semarang, settlement, TPKS, preloading, PVD, cerucuk beton, geotekstil, turap baja. K I. PENDAHULUAN ota Semarang bagian utara merupakan wilayah dataran rendah yang seringkali dilanda banjir rob (banjir luapan air laut). Keadaan di atas juga terjadi di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang. Kondisi tanah dasar yang sangat lunak menyebabkan penurunan tanah (settlement) dan mengakibatkan level air laut menjadi lebih tinggi dari daratan pelabuhan. Terminal Peti Kemas Semarang (TPKS), yang terletak di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang, akan diperluas dan akan dilakukan kegiatan reklamasi seluas 5 m x 15 m. Supaya permasalahan settlement pada lahan reklamasi di atas dapat diatasi, maka perlu dilakukan metode perbaikan tanah. Tugas Akhir ini membahas perencanaan tinggi timbunan awal akibat adanya settlement, perencanaan perbaikan tanah untuk mempercepat pemampatan dengan kombinasi sistem preloading dan PVD; serta pemilihan alternatif perkuatan tanah timbunan dengan cerucuk beton, geotekstil, kombinasi cerucuk beton dan geotekstil, dan turap baja. II. METODOLOGI Metodologi Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 1. MULAI Studi Literatur Pengumpulan dan Analisa Data Sekunder: -Layout proyek -Data pengujian tanah lapangan -Data pengujian tanah laboratorium -Data topografi -Data gelombang air laut Perencanaan Geoteknik Perencanaan Tinggi timbunan (H inisial, H final) Perhitungan Pemampatan Besar dan waktu Pemampatan A
Ya JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (13) 1-5 Beton Tidak & PVD A Apakah waktu cukup untuk mencapai penurunan? Cek Angka Keamanan Perhitungan Stabilitas (safety factor) Analisis Alternatif Perbaikan Tanah Kesimpulan SELESAI Tidak Perhitungan Perkuatan Tanah Beton dan Gambar 1. Metodologi Tugas Akhir Turap Baja Penjelasan lengkap tentang Metodologi dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis [1]. III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data dan Analisis Parameter Tanah Data Tanah Data tanah yang digunakan adalah data SPT dan data laboratorium hasil penyelidikan tanah yang dilakukan oleh PT. Geoplano Konsultan dan CV. Nindira berjumlah empat titik data boring log. Hasil perhitungan dan pengolahan data pada [1] dapat dilihat pada Tabel 1. Ya Data Tanah Material timbunan direncanakan memiliki spesifikasi teknis sebagai berikut: - Sifat fisik tanah timbunan: γ sat = 1.8 t/m3 C = γ t = 1.8 t/m3 ϕ = 3 - Geometri timbunan Tinggi timbunan reklamasi (H final ) direncanakan hingga elevasi +3.6 mlws dengan luas area reklamasi yaitu.65 Ha. Perencanaan geometri timbunan dapat dilihat pada [1]. Data Spesifikasi Bahan 1. PVD (Prefabricated Vertical Drain) Jenis PVD yang digunakan pada perencanaan ini adalah CeTeau Drain CT-D81 produksi PT. Teknindo Geosistem Unggul dengan spesifikasi: - Weight = 8 g/m - Thickness (a) = 1 mm - Width (b) = 5 mm. Jenis cerucuk yang digunakan pada perencanaan ini adalah cerucuk beton/ micropile produksi PT. Frankipile Indonesia dengan spesifikasi: - Tipe = Tiang Pancang Beton Segiempat 5.5 - Mutu beton = K-5 - Tulangan Utama = D16 mm - Tulangan spiral = Ø5 mm - Panjang sisi = 5 cm 3. Jenis geotekstil yang digunakan pada perencanaan ini adalah Woven High-Strength Polyester PET 6/1 produksi Tencate Mirafi dengan Tensile Strength 6 kn/m.. Turap/ Sheet Pile Jenis turap yang digunakan pada perencanaan ini adalah turap baja/ steel sheet pile tipe PZ- produksi Piling Products, Inc. dengan spesifikasi sebagai berikut: - Height =.9 cm - Section Modulus = 363 cm 3 - Moment of Inertia = 67 cm Spesifikasi selengkapnya dapat dilihat pada [1]. Tabel 1. Data Hasil Perhitungan Analisis Parameter Tanah Parameter Tanah Kedalaman Jenis W (m) Tanah c γ G d γ sat γ t LL PL PI C (%) s (t/m 3 ) (t/m 3 ) (t/m 3 e u C' C C v ) (%) (%) (%) (kpa) (kpa) c (cm /detik) -5 7.5.58.8 1.5 1.1.15 76.5 3.5 6. 1.3.136 5-1 Clayey silt, 67.57.88 1.5 1.7 1.9 76.5 35. 1.5 6. 1.3.136 1-15 very soft 67.55.88 1.53 1.7 1.9 75 3.5.5 6..9.1 15-65.6.88 1.5 1.5 1.98 73 33.5 39.5 6..9.15 -.5 Clayey silt, 6.56.9 1.55 1.6 1.8 7 9. 5 5 16.67.9.11.5-5 soft 5.61 1.1 1.69 1.68 1.33 75.85 3. 1.66 5 16.67.9.15 5-7.5 Clayey silt,.5.56 1.3 1.75 1.75 1.8 78.3 35.8.5 35 3.33.9.8 7.5-3 medium stiff.6 1.5 1.77 1.75 1.8 71 3. 39 35 3.33.9.7 B. Perencanaan Geoteknik Perhitungan Besar Pemampatan Besarnya pemampatan pada lapisan tanah yang compressible (3 m) dihitung menggunakan beberapa nilai variabel q yang telah ditentukan. Selain memperoleh beban timbunan (q), lahan reklamasi Container Yard pada perencanaan ini akan menerima beban traffic, pavement, serta beban container. Sesuai data proyek oleh konsultan perencana CV. Nindira, beban pavement adalah sebesar.3 t/m dengan tebal
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (13) 1-5 3 pavement 6 cm dan beban container adalah sebesar 5.3 t/m. Variasi beban timbunan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: q = 3 t/m q = 11 t/m q = 5 t/m q = 13 t/m q = 7 t/m q = 15 t/m q = 9 t/m q = 17 t/m Perhitungan pemampatan konsolidasi (S c ) pada perencanaan ini dihitung berdasarkan pemampatan konsolidasi primer pada kondisi normally consolidated, merujuk pada []. Hasil perhitungan pemampatan tanah lebih lanjut dapat dilihat pada [1] dan Tabel. Setelah dilakukan perhitungan pemampatan, perhitungan tinggi timbunan awal dapat menggunakan persamaan berikut: H q + ( S cq + H w ) γ w = inisial γ timb Dengan H inisial adalah tinggi timbunan awal, q adalah beban rencana, S cq adalah besar pemampatan akibat q, H w adalah tinggi muka air laut, γ w adalah berat volume air, γ timb adalah berat volume timbunan. Dan tinggi timbunan akhir menggunkan rumus: H final = H inisial - S cq Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat di Tabel 3 dan [1]. Tabel. Hasil Perhitungan Settlement dan H inisial Akibat Variasi Beban No. q (t/m ) S c (m) H inisial (m) 1 3.6.87 5 3.15 6.7 3 7 3.88 7.99 9.9 9. 5 11 5. 1.8 6 13 5.9 1. 7 15 5.91 13.56 8 17 6.3 1.89 Gambar. Grafik Hubungan Settlement Vs q Akibat Beban Gambar 3. Grafik Hubungan H inisial Vs H final Akibat Beban Traffic, Pavement, dan Container Dengan menggunakan persamaan yang dihasilkan pada Gambar 3 maka tinggi timbunan awal dan settlement dapat dihtung. Perhitungan H inisial untuk H final = 7.1 m Y = 1.58x +.15 = 1.58 (7.1) +.15 = 13 m Jadi untuk memperoleh H final = 7.1 m diperlukan tinggi timbunan awal (H inisial ) 13 m. Tabel 3. Hasil Perhitungan H inisial dan H final Akibat Beban Traffic, Pavement, dan Container Sc (m) H inisial (m) 7 6 5 3 1 Settlement vs q y =.8x + 1.737 R² =.979 3 5 6 7 8 9 1 11 1 13 1 15 16 17 q (t/m ) H inisial vs H final 16 1 y = 1.58x +.15 R² =.999 1 1 8 6 1 3 H final (m) 5 6 7 8 9 No Beban Traffic Pavement Container q (t/m ) H (m) S c (m) H inisial (m) H bongkar (m) S c (m) H (m) S c (m) H (m) S c (m) A B C D E F G H I J 1 3 1.67.6.87.83 1.379.6.3759.9 3.1 5.78 3.15 6.7.31.63.6.3756.9 3.13 3 7 3.89 3.88 7.99.17.3781.6.3753.9 3.385 9.9 9..1.36.6.375.9 3.35 5 11 6.11 5. 1.8.1.36.6.377.9 3.318 6 13 7. 5.9 1..1.36.6.37.9 3.99 7 15 8.33 5.91 13.56.1.36.6.371.9 3.79 8 17 9. 6.3 1.89.1.36.6.3737.9 3.56 H final (m) K = D-C-E+G-H+I-J 1.699.9 3.87.75 5.6 6.58 7.5 8.395 Perhitungan Waktu Pemampatan Setelah didapatkan besarnya pemampatan yang terjadi, selanjutnya dilakukan perhitungan waktu konsolidasi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pemampatan tersebut dengan persamaan: Tv ( H dr ) t = C v Dengan t adalah waktu konsolidasi, T v adalah faktor waktu, H dr adalah panjang aliran air/ drainage, dan C v adalah koefisien konsolidasi vertikal. Dari hasil perhitungan pada [1], diperoleh waktu konsolidasi untuk derajat konsolidasi (U) 95% yaitu 76.68 tahun. Maka dalam perencanaan ini perlu dilakukan perbaikan tanah untuk mempercepat proses konsolidasi tersebut dengan memasang Prefabricated Vertical Drain (PVD).
Derajat Konsolidasi (U%) JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (13) 1-5 Perencanaan PVD untuk Mempercepat Pemampatan PVD dipasang sepanjang lapisan tanah yang terkonsolidasi yakni sepanjang 3 m. Pola pemasangan PVD yang akan digunakan adalah pola segitiga dengan variasi jarak sebesar.5 m,.8 m, 1. m, 1.3 m, 1.5 m, m, dan.5 m. Hal ini dilakukan agar mendapatkan hasil yang efisien untuk mencapai derajat konsolidasi yang diinginkan. Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada [1]. Dari perhitungan tersebut dihasilkan grafik hubungan antara Urata-rata dan waktu untuk mencapai derajat konsolidasi (Ū) (Gambar.). Dari hasil grafik tersebut dipilih pemasangan PVD pola segitiga dengan jarak 1.3 m dengan waktu yang diperlukan untuk mencapai derajat konsolidasi 95% adalah minggu. 1 95 9 85 8 75 7 65 6 55 5 5 35 3 5 15 1 5 1 3 5 6 7 8 9 1 11 1 13 1 15 16 17 18 19 1 3 5 6 7 8 9 3 Waktu (minggu) Gambar. Grafik Hubungan Antara Derajat Konsolidasi (U) dan Waktu Penimbunan Bertahap () Pelaksanaan penimbunan dilakukan secara bertahap dengan asumsi kecepatan penimbunan 5 cm/ minggu. Jumlah tahapan penimbunan adalah sebagai berikut: H inisial = 13 meter Jumlah tahapan = 13/.5 = 6 tahap Selanjutnya adalah mencari tinggi timbunan kritis (H cr ) yang mampu dipikul oleh tanah dasar agar timbunan tidak mengalami kelongsoran. Dari program bantu analisa kelongsoran, diperoleh tinggi timbunan kritis sebesar. m dengan SF = 1.55, lebih besar dari SF rencana = 1.5. Tinggi timbunan kritis ini dicapai pada tahapan ke-5 dengan umur timbunan 5 minggu. Alternatif Perbaikan Tanah dengan Penggunaan cerucuk dimaksudkan untuk meningkatkan tahanan geser tanah. Apabila tahanan tanah terhadap geser meningkat, maka daya dukung dari tanah tersebut juga akan meningkat. jumlah cerucuk yang dibutuhkan adalah 1 buah/ meter dengan panjang tiap tiang adalah 7 m. 9.5 13. 7..75 53.8 Gambar 5. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Alternatif Perbaikan Tanah dengan digunakan sebagai perkuatan tanah untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar di bawah timbunan. Dalam perencanaan ini geotekstil nantinya akan dipasang pada tepi timbunan. jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 5 lapis dengan jarak antar layer geotekstil.5 m. 13. 9.5 Gambar 6. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Lapisan Tanah Dasar Perhitungan Peningkatan C u Perhitungan peningkatan C u perlu dilakukan untuk menentukan apakah tanah dasar cukup mampu memikul beban timbunan tahapan selanjutnya sebesar.5 m dengan nilai C u yang baru didapat dari penimbunan sebelumnya. Dari perhitungan tersebut dapat diketahui apakah pekerjaan timbunan dapat dilaksanakan secara terus menerus atau perlu penundaan waktu penimbunan. Berdasarkan perhitungan pada [1], ketika tahapan penimbunan dengan timbunan lebih dari 3. m, nilai SF yang dihasilkan < 1.5. Pada tinggi ini, timbunan masih berada pada elevasi muka air laut, sehingga perlu adanya perkuatan tanah untuk mengatasi kelongsoran yang terjadi akibat penimbunan selanjutnya. Alternatif Perbaikan Tanah dengan Kombinasi dan Dalam hal ini ΔM R hasil analisis dari program bantu kelongsoran dipikul bersama-sama oleh keduanya dengan perbandingan tertentu. Pada alternatif perkuatan kombinasi Tugas Akhir ini, cerucuk direncanakan memikul 1/3 ΔM R, sedangkan geotekstil menerima ΔM R sisanya. jumlah cerucuk yang dibutuhkan adalah buah/ meter dengan panjang tiap tiang adalah 7 m dan jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 16 lapis dengan jarak antar layer geotekstil.5 m.
13. 9.5 13. 9.5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (13) 1-5 5 7. 1.35 53.8 Gambar 7. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Kombinasi dengan Alternatif Perbaikan Tanah dengan Turap Baja Selain menggunakan alternatif cerucuk beton/ micropile, dalam Tugas Akhir ini juga dihitung perkuatan tanah menggunakan turap baja/ steel sheet pile. Konsep perhitungannya sama dengan perhitungan cerucuk, hanya saja kebutuhan turap dihitung per meter. Dan dari perhitungan diperoleh kebutuhan turap adalah sebanyak 5 baris. 53.8 7. Gambar 8. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Turap Baja IV. KESIMPULAN Dalam perencanaan Tugas Akhir ini didapatkan beberapa kesimpulan yaitu: 1. Elevasi akhir timbunan yang direncanakan adalah 7.1 m dari seabed yaitu m dibawah muka air laut (- mlws) dan 3.6 m diatas muka air laut (+3.6 mlws).. Tinggi timbunan awal yang dibutuhkan adalah sebesar 13 m. 3. Dibutuhkan waktu 76.68 tahun untuk mencapai derajat konsolidasi 95 % (U = 95 %). Dengan waktu yang sangat lama tersebut maka dibutuhkan percepatan konsolidasi dengan memasang Prefabricated Vertical Drain (PVD).. PVD yang digunakan yaitu tipe CeTeau-Drain CT- D81 dengan ukuran 1 mm x 5 mm. Dipilih pemasangan dengan pola segitiga dan jarak pemasangan (S) 1.3 m untuk mencapai derajat Turap Baja. konsolidasi 95 % (U = 95 %) dalam waktu minggu. 5. Penimbunan dilakukan bertahap dengan kecepatan penimbunan 5 cm/ minggu. Tahapan penimbunan menghasilkan peningkatan daya dukung (kenaikan nilai kohesi undrained/ C u ) tanah asli. Tinggi kritis timbunan (H cr ) adalah. m dengan faktor keamanan/ Safety Factor (SF) rencana sebesar 1.5. Dan ketika tahapan penimbunan dengan timbunan lebih dari 3. m, nilai SF yang dihasilkan < 1.5. Pada elevasi ini, timbunan masih berada pada elevasi muka air laut, sehingga perlu adanya perkuatan tanah untuk mengatasi kelongsoran yang terjadi akibat pentahapan penimbunan selanjutnya. 6. Perhitungan perkuatan dengan cerucuk beton/ micropile segiempat ukuran 5 cm x 5 cm menghasilkan kebutuhan cerucuk sebanyak 1 buah/ meter, dengan panjang satu buah cerucuk 7 m. 7. Perhitungan perkuatan dengan geotekstil jarak layer pemasangan.5 m menghasilkan kebutuhan geotekstil sebanyak 5 lapis. 8. Perhitungan perkuatan dengan kombinasi cerucuk dengan geotekstil menghasilkan kebutuhan cerucuk beton/ micropile sebanyak buah/ meter dengan panjang satu buah cerucuk adalah 7 m; sedangkan kebutuhan geotekstil adalah sebanyak 16 lapis. 9. Perhitungan perkuatan dengan turap baja/ steel sheet pile menghasilkan kebutuhan turap sebanyak 5 baris, dengan panjang satu buah turap 7 m. DAFTAR PUSTAKA [1] Y. I. Tri, Alternatif Metode Perbaikan Tanah untuk Penanganan Masalah Stabilitas Tanah Lunak pada Areal Reklamasi di Terminal Peti Kemas Semarang. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 13. (Belum dipublikasikan) [] I. B. Mochtar, Teknologi Perbaikan Tanah dan Alternatif Perencanaan pada Tanah Bermasalah (Problematic Soils). Surabaya: Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS,.