PERENCANAAN PENGERUKAN 8.1 Umum
ANALISIS STABILITAS TANAH DASAR LAPANGAN PENUMPUKAN BATUBARA
9.1 Gambaran Umum
Gambar 9.1 – Stockyard batubara di Berau, Kalimantan Timur
9.2 Data Perencanaan
Batubara yang datang dari lokasi tambang akan dipecah menjadi ukuran-ukuran tertentu, yang hasil pemecahan batubara diletakkan pada area lapangan penumpukan. Lapangan
Lokasi Pengerukan Barge Lokasi Pembuangan tm = 0,12 jam t = 4 jam t + ut = 4,00278 jam
Maureen Shinta Devi
3108 100 146 Page 32
penumpukan batubara ini memiliki data-data perencanan sebagai berikut :
Kemiringan lereng timbunan = 1:2
H timbunan = 10 meter
Material timbunan = batubara
γ timbunan = 1,4 t/m3
C = 0
Ø = 40-45o
Besarnya tanah dasar yang dianalisis hingga tanah dasa yang memiliki kepadatan medium hingga stiff. Jadi tanah dasar diperhitungkan adalah tanah dasar dengan kedalaman hingga 46 m dengan kepadatan tanah medium. Substratum atau tanah keras yang berupa kerikil dengan kepadatan dense berada tepat dibawah tanah dasar yang diperhitungkan.
9.3 Analisis Kestabilan Tanah Dasar
Timbunan batubara yang cukup tingg yaitu 10 meter ini perlu diperhitungkan kestabilitasan tanah dasar dalam menahan beban timbunan tersebut. Analisis kestabilitasan dapat menggunakan progam bantu xstable.
Gambar dibawah ini menjelaskan bahwa bidang longsor mengenai lapisan tanah dasar ke-2 dan angka kemanan akibat beban timbunan yang ada SF 0,768 < 1, yang menunjukkan ini cukup berbahaya. Sehingga perlu adanya perbaikan tanah dasar agar angka keamanan rencana dapat bertambah dan semakin aman.
Gambar 9.3 – Bidang longsor pada area stockyard hasil x-stable.
9.4 Perhitungan Settlement 9.4.1 Immediate Settlement
Sehingga besar immediate settlement yang terjadi akibat timbunan 10 m pada tanah dasr
lapangan penumpukan adalah jumlah total dari Si yang terjadi pada masing-masing layer, yaitu sebesar 1,56 m.
9.4.2 Primary Consolidation (Sc)
Perhitungan primary consolidation (Sc) ini menggunakan prinsip long term condition, yaitu menggunakan harga-harga efektif baik tanah kohesif maupun tanah non kohesif yang posisinya berada dibawah muka air. Berikut tahapan perhitungan primary
Berhubung tanah lapisan pertama adalah tanah non-kompressible, maka tidak terjadi pemampatan primer. Namun lapisan tanah yang kohesive dan kompressible pada kedalaman 2-30 m perlu dihitung. Total primary consolidation sebesar 2,492m.
9.4.3 Total Konsolidasi
Total konsolidasi yang terjadi adalah Total konsolidasi : Si + Sc
= 1,528 + 2,492 = 4,02 meter. Jadi total konsolidasi akibat beban timbunan 10 meter didapatkan 4,02 meter. Hal ini cukup berbahaya apabila settlement masih berlangsung saat kegiatan operasional. Maka dibutuhkan metode perbaikan tanah dasar ataupun perkuatan tanah dasar lapangan penumpukan untuk kestabilitasan tanah dasar.
9.5 Perhitungan Waktu Konsolidasi Tabel 9.3.. Data parameter tanah titik bor B-2
Kedalaman (m) Jenis Tanah Tebal Lapisan (cm) Cv (cm2/dtk) Cv gab (cm2/dtk) 6 Lanau kelempungan sangat lunak 600 0.0001 0.000229 3 300 0.0005 3 300 0.0001 6 600 0.0005 3 300 0.0001 7 700 0.0008
Diasumsikan tegangan air porinya merata (homogen), sehingga untuk U = 90% maka Tv = 0,848 dan untuk U = 50% maka Tv = 0,197 (Tabel 5.1, Teknik Reklamasi, Prof. Herman).
Lapisan no.1 Timbunan Batubara Lapisan no.2 Lapisan no.3 Lapisan no.4 Lapisan no.5 Lapisan no.6 Lapisan no.7 Lapisan no.8 Lapisan no.9 SF = 0,768 R = 27.33 m MR = 2623 ton.m
Maureen Shinta Devi
3108 100 146 Page 33
Dan untuk lapisan tanah 1 pada titik bor B-1, arah aliran air drainage-nya adalah dua arah yaitu air mengalir dalam proses konsolidasi kedalam dua arah yaitu atas dan bawah, sehingga Hdr = ½.H
Dengan menggunakan asumsi tegangan air pori merata sehingga harga Tv dapat diperoleh dari Tabel 2.8. adalah:
U = 10%, maka didapat Tv = 0,008 Hdr= 28 meter = 2800 cm
Sehingga didapat waktu konsolidasi untuk derajat konsolidasi U = 10% adalah sebesar:
t = 0.008×(2800/2)
2
(0.000229×3600×24×30×12) = 2.2 tahun Untuk derajat konsolidasi lainnya dapat dilihat pada Tabel 9.4.
Tabel 9.4. Hasil perhitungan waktu konsolidasi untuk masing-masing derajat konsolidasi di bawah
tanah dasar lapangan penumpukan
Derajat Konsolidasi (U%) Faktor Waktu (Tv) Lama konsolidasi (Tahun) 0 0 0 10 0.008 2,2 20 0.031 8,5 30 0.071 19,5 40 0.126 34,7 50 0.197 54,2 60 0.287 78,9 70 0.403 110,9 80 0.567 156,0 90 0.848 233,3 100 - -
Dari Tabel 9.3 dapat dilihat bahwa untuk menghilangkan semua settlement yang terjadi (derajat konsolidasi 90%) dibutuhkan waktu selama 233,33 tahun. Bila settlement ini tidak dihilangkan, bisa mempengaruhi kestabilitasan timbunan diatasnya. Sehingga diperlukan pemasangan PVD (Prefabricated Vertical
Drain) yang terbuat dari material yang porous
yang dibuat di pabrik dengan sistem drainase vertical. Penggunaan PVD ini diharapkan untuk mempercepat proses konsolidasi dan diharapkan pada saat Perusahaan Batubara di Kalimantan
Timur ini beroperasi, konsolidasi tidak terjadi lagi sehingga tidak mengganggu kegiatan operasional meskipun dalam jangka waktu yang panjang.
9.6 Perencanaan Vertical Drain 9.6.1 Data Perencanaan PVD
Adapun data-data yang digunakan dalam perencanaan PVD adalah sebagai berikut:
• Waktu konsolidasi yang direncanakan (t) adalah selama 1 tahun.
• Urata-rata yang direncanakan = 90%
• Jenis PVD yang digunakan adalah Colbondrain CX1000 (PT. Tetrasa Geosinindo) dengan dimensi 0.5 cm x 10 cm a = panjang PVD = 10 cm b = lebar PVD = 0,5 cm dw = ekivalen diameter PVD = (a+b)/2 = (10+0,5)/2 = 5,25 cm • Pola pemasangan PVD - Bujur Sangkar : D = 1,05 x S - Segitiga : D = 1,13 x S 9.6.2 Menentukan Jarak PVD
Dari data-data tersebut diatas, maka perhitungan jarak atau spacing PVD adalah sebagai berikut: a) Perhitungan Ch Ch = Cr = �Kh Kv� ×Cv Dimana: Kh Kv = 2 Ch gabungan = 2 x Cv gabungan = 2 x 0,000229 = 0,000458 cm2/dtk b) Perhitungan Uv
Dengan menggunakan grafik korelasi antara Cv, t, U dan Hd (J.P. BRU, 1983) dari buku Teknik Reklamasi (Prof. Herman
Wahyudi) halaman 66 didapatkan Uv
sebesar 5% (lihat Gambar 9.4.). c) Perhitungan Uh
U = [1-(1-Uh)(1-Uv)]×100% Uh = �1-(1-Uv)�(1-U) ×100%
Uh = �1-(1-0.05)�(1-0.9) ×100% = 89.474% d) Perhitungan spacing PVD dengan formasi
Maureen Shinta Devi
3108 100 146 Page 34
Dengan menggunakan grafik perhitungan spacing antar PVD oleh J.P, Magnan (Teknik
Reklamasi, Prof. Herman, Hal. 94),
didapatkan diameter pengaruh D = 0,9 m (formasi bujur sangkar).
• Pola Bujur Sangkar : S = 90
1.05 = 85,714 ≈ 90 m • Pola Segitiga :
S = 90
1.13 = 79,646 ≈ 80 m
Pada perencanaan ini diputuskan menggunakan waktu tunggu 1 tahun dengan asumsi tidak ada pembatasan waktu sehingga diambil waktu maksimal PVD dapat bekerja dan pola yang dipakai adalah pola segitiga dengan alasan lebih cepat dilaksanakan karena dalam satu posisi crawler crane dapat langsung memasukkan 3 titik PVD. Crane hanya digerakkan serong sedikit kanan dan ke kiri. Dan PVD yang akan dipasang dilapangan dengan jarak 80 cm (Gambar 9.7)
9.6.4 Menentukan Kedalaman PVD
Besar kedalaman PVD terpasang yang diperlukan untuk mengatasi penurunan akibat konsolidasi tanah, dalam perencanaan ini dipasang sampai kedalaman tanah compressible, yaitu N-SPT < 20 (lihat Gambar 2.13.). Jadi kebutuhan kedalaman PVD yaitu hingga kedalaman 28 m,karena hingga kedalaman 34 m lebih N-SPT tanah dasar pada lapangan penumpukan ini mencapai 22. Sedangkan tanah yang kompressible hingga kedalaman 28 m. Jadi pakai kedalaman PVD 28m.
Dari perhitungan dapat diketahui menggunakan kedalaman PVD hingga 26 m didapat rate of settlement untuk 10 tahun sebesar 0,763 cm/tahun. Hal ini menunjukkan kurang dari 1,5 cm/tahun. Jadi kedalaman PVD hingga 28 meter sudah sesuai.
Gambar 9.7. Pemasangan PVD Pola segitiga
9.7 Perencanaan Micropile
Berdasar perhitungan analisis stabilitas sebelumnya didapatkan SF<1. Oleh karena itu tanah dasar perlu diperkuat dengan menggunakan salah satunya cerucuk. Selain untuk memprekuat tanah dasar, cerucuk dapat difungsikan sebagai pemotong bidang gelincir. Cerucuk terdiri dari berbagai bahan, kayu atau beton.
Berhubung bidang gelincir dengan jari-jari 27,33 meter, mengenai hingga lapisan tanah ke-2 sedalam hamper 8meter. Sedagkan kayu dalam pasaran hanya tersedia hingga 5 meter. Maka dapat digunakan cerucuk beton atau sering disebut Micropile
9.7.1 Penentuan Momen Resistance Tambahan (Akibat Adanya Cerucuk) Hasil analisis xstable menunjukkan :
SF = 0,768 Radius = 27,33 m MR = 2623 ton.m SF rencana = 1,25 Maka MD = MR/SF = 2623 / 0,768 = 3415,36 ton.m ∆MR = (SF Rencana x MD ) – MR = (1,25 x 3415,36) – 2623 = 1646,2 ton.m
∆MR ini merupakan momen resistance tambahan yang dibutuhkan untuk dapat mencapai SF Rencana, yang nantinya dihasilkan dengan adanya cerucuk.
9.7.2 Data Perencanaan Micropile
Spesifikasi micropile dari PT.Elemindo Beton Perkasa :
Dimensi micropile : 25 x 25 cm Dimensi tulangan : 16 mm Dimensi sengkang : 13 mm
Berat : 156,25 kg/m2
Tegangan tarik ijin : σall = 79,9 ton
Mutu beton : fc’ = 35 MPa
Modulus elastisitas beton :
Ec = 4700 x√𝑓𝑓𝑐𝑐′ : 27805,575 MPa σlt : σall / A :148,5 / (25x25) = 127,84 kg/cm2 0,8 m 0,8 m Lapisan no.1 Timbunan Batubara Lapisan no.2 Lapisan no.3 1 2
Pasir (Sand Blanket)
Maureen Shinta Devi
3108 100 146 Page 35
9.7.3 Perhitungan Kekuatan 1 Tiang Micropile terhadap Gaya Horisontal Yang dimaksud gaya horizontal disini adalah adalah Momen dorong yang bekerja berlawanan arah Momen Resistance dari tanah itu sendiri.
Maka faktor kekuatan relative (T) : (E.I/f)1/5 Menghitung faktor kekuatan relative, T
= ((278055,75 x 32552,08) / 0,04) 1/5 = 186,608 cm
𝑀𝑀𝑌𝑌𝐸𝐸𝑌𝑌 1 𝑌𝑌𝑑𝑑𝑐𝑐𝑀𝑀𝑡𝑡𝑦𝑦𝑑𝑑𝑡𝑡𝑒𝑒 = 𝜎𝜎 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑌𝑌 𝑊𝑊
Menghitung momen maksimum yang mampu dipikul oleh micropile, Mmax
= 127,84 x (32552,08/12,5) = 332916,667 kg.cm
Gaya lateral maksimum 1 micropile, P
Menghitung gaya horizontal yang mampu ditahan oleh micropile, P
P = Mmax / (Fm.T)
= 332916,667 / (1 x 186,608) = 2725,345 kg = 2,73 ton
9.7.4 Perhitungan Kebutuhan Jumlah Micropile
𝑛𝑛 = 𝑃𝑃 max 𝑌𝑌 𝑅𝑅∆MR = 2,73 𝑌𝑌 27,331646,2 = 22,06 = 23 buah/m
Jadi untuk memperkuat tanah dasar sehingga tidak terjadi longsor (SF =1,25), maka jumlah micropile yang digunakan 23 buah/m’
9.7.5 Total Panjang Micropile
Kebutuhan panjang micropile harus dapat memotong bidang gelincir, sehingga tidak terjadi longsor. Panjang micropile yang dibutuhkan:
- Tinngi bidang gelincir dibawah timbunan dan diatas bidang longsor maksimum : 7,5