TUGAS AKHIR (RC 14-1510)
PERENCANAAN PERKUATAN LERENG DAN PELAPISAN PERMUKAAN KOLAM TPA DI DESA BABADAN, KECAMATAN NGAJUM, GUNUNG KAWI, MALANG
Dosen Pembimbing :
Prof. Ir. Indrasurya B Mochtar, MSc., Ph.D Prof. Ir. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
I DEWA BAGUS ANGGA PRADNYANA NRP 3111 100 081
NILA SUTRA
NRP 3110 100 057
TUGAS AKHIR (RC 09-1380)
PERENCANAAN PERKUATAN LERENG DAN PELAPISAN PERMUKAAN KOLAM TPA DI DESA BABADAN, KECAMATAN NGAJUM, GUNUNG KAWI, MALANG
I DEWA BAGUS ANGGA PRADNYANA NRP 3111 100 081
Dosen Pembimbing :
Prof. Ir. Indrasurya B Mochtar, MSc., Ph.D Prof. Ir. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
2015
FINAL PROJECT (RC14-1510)
SLOPE REINFORCEMENT DESIGN AND SURFACE WASTE LANDFILL COVER AT BABADAN
VILLAGE, NGAJUM, MOUNT KAWI, MALANG
I DEWA BAGUS ANGGA PRADNYANA NRP 3111 100 081
Academic Supervisors
Prof. Ir. Indrasurya B Mochtar, MSc., Ph.D Prof. Ir. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D
DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING Faculty of Civil Engineering and Planning Sepuluh Nopember Institute of technology Surabaya 2015
PERENCANAAN PERKUATAN LERENG DAN PELAPISAN PERMUKAAN KOLAM TPA
DI DESA NGAJUM, GUNUNG KAWI MALANG
Nama Mahasiswa : I Dewa Bagus Angga Pradnyana
NRP : 3111 100 081
Jurusan : Teknik Sipil FTSP-ITS
Dosen Pembimbing I : Prof. Ir. Indrasurya B Mochtar, MSc., Ph.D Dosen Pembimbing II : Prof. Ir. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D
ABSTRAK
Pada perencanaan kolam TPA di Desa Babadan ini, terdapat kondisi lereng pada salah satu lokasi borehole yang memiliki tanah lunak yang memiliki kemampuan very soft. Hal tersebut bisa mengakibatkan kelongsoran pada lereng kolam TPA. Maka diperlukan perkuatan pada lereng untuk mencegah terjadinya kelongsoran pada lereng pembangunan kolam TPA tersebut.
Sampah yang tercampur dengan air hujan yang sering kita kenal dengan air lindi (leachate) memungkinkan akan merembes masuk ke dalam tanah asli dibawahnya dan akan menyebabkan tercemarnya kondisi air tanah asli maka perlu adanya perkuatan pelapis tanah dasar.
Dalam hal perkuatan tanah dasar kolam, digunakan perkuatan geomembrane. Setelah analisa dan perhitungan, tebal geomembrane yang dipakai adalah 0.5 mm dan ditambah pemasangan pipa leachate collection.
Untuk perkuatan pada lereng digunakan 4 alternatif perkuatan.
Alternatif pertama yaitu perkuatan dengan geotextile. Alternatif kedua yaitu perkuatan dengan minipile sebagai cerucuk. Alternatif ketiga yaitu perkuatan dengan sheetpile sebagai cerucuk. Alternatif keempat dengan ground anchor.
Dipilih perkuatan minipile sebagai cerucuk dikarenakan mmiliki biaya paling murah sebesar Rp9.612.252,00
Kata Kunci: Kolam TPA, metode cut and fill, kelongsoran, air lindi (leachate), geomembrane, geotextile, cerucuk, minipile, sheetpile, groud anchor.
SLOPE REINFORMENT DESIGN AND WASTE LANDFILL SURFACE COVER AT BABADAN VILLAGE, NGAJUM, MOUNT KAWI,
MALANG
Name of Student : I Dewa Bagus Angga Pradnyana Student Indentity Number : 3111 100 081
Major Department : Civil Engineering Dapartment - FTSP-ITS Supervisor I : Prof. Ir. Indrasurya B Mochtar, MSc., Ph.D Supervisor II : Prof. Ir. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D
ABSTRACT
From waste landfill design at Babadan Village, it obtained that condition of slope in one of bore hole location is consist of soft soil which have very soft strength. From that condition, it can make flooding from the slope it self. It need to reinforce the slope to prevent slope for collapsing.
Waste that combined with rain water that we often called leachate water, have probability to go in to base soil under the landfill and that impact for the condition of water below the landfill. It needs to add reinforment in the base soil
For base soil landfill reinforment, it use geomembrane reinforment.
After analition, thickness of geomembrane that we need is 0,5 mm and we needto put leachate pipe collection.
For slope reinforment, it use 4 alternative of reinforment. First Alternative is geotextile reinforment. The second one is minipile to be cerucuk. Third one is sheetpile to be cerucuk and the last one is ground anchor.
From 4 alternative, it choose minipile to be cerucuk because it have small amount of cost from the other alternative, the amount is Rp9.612.252,00
Keywords : Waste Landfill, Flooding, Leachate Water, geomembrane, geotextile, cerucuk, minipile, sheetpile, groud anchor.
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan atas kehadirat Ida Sang Hyang Widhi Wasa karena berkat asungkerta waranugraha- Nya, kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul
“Perencanaan Perkuatan Lereng dan Pelapisan Permukaan Kolam TPA di Desa Babadan, Kecamatan Ngajum, Gunung Kawi, Malang ”
Mata kuliah tugas akhir ini merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh oleh semua mahasiswa Program Studi S1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Tidak lupa saya ucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Ir. Indrasurya B Mochtar, M.Sc., Ph.D selaku dosen pembimbing pertama saya, yang telah membimbing saya dalam penyusunan tugas akhir ini.
2. Prof. Ir. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D selaku dosen pembimbing kedua saya, yang telah membimbing saya dalam penyusunan tugas akhir ini.
3. Teman-teman kontrakan dan seperjuangan yang selalu berjuang bersama-sama
4. Teman-teman teknik sipil angkatan 2011 yang telah mendukung kami dalam penulisan laporan ini.
5. Teman-teman TPKH-ITS yang selalu mendoakan untuk kelancaran saya
6. Orang tua, kakak dan kedua adik saya yang selalu bersemangat mendoakan saya.
7. Dan yang terakhir kepada Ketut Estira Tityasih yang selalu ada, selalu sayang dan selalu mendoakan saya.
Dalam penulisan tugas akhir ini, saya menyadari bahwa masih ada kekurangan. Maka kritik dan saran yang bersifat membangun sangat saya harapkan demi kebaikan tugas akhir ini.
Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca, penulis dan semua pihak yang terkait.
Surabaya, 11 Januari 2015
Penyusun
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan
Abstrak Kata Pengantar Daftar Isi
Daftar Gambar dan Tabel
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 LatarBelakang...1
1.2 RumusanMasalah...8
1.3 Tujuan...9
1.4 BatasanMasalah…...9
1.5 Manfaat...10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...11
2.1 PengertianLerengdanPengelompokan...11
2.2 AnalisaStabilitasLereng ...12
2.3 AnalisaStabilitasLerengdengan Software XSTABLE ...14
2.4 BahanGeosynthetics ...14
2.4.1 Geotextile ...15
2.4.2 Geomembrane ...18
2.5 KonsepPerencanaanPerkuatan Geotextile...18 2.5.1 Kondisi Overall Stability ...22 2.6 KonsepPerencanaanPerkuatanPelapis Tanah Dasar
...22 2.7 KonsepPerencanaanPerkuatanCerucuk ...27
2.7.1 MenentukanTambahanMomenPerlawanan ...28 2.7.2 MenghitungMomenLentur yang
BekerjapadaCerucuk...
...29
2.73 Menghitung Gaya Horizontal yang MampuDitahan 1
Tiang...29
2.7.4 MenentukanJumlahCerucuk ...32 2.8 KonsepPerencanaanPerkuatan Ground Anchor ....33 2.8.1 PerencanaanJangkar ...34 2.8.2 Perhitungan Panjang Grouting...35 2.8.3 Perhitungan Daya Dukung Pelat
Penahan...36 2.8.4 Perhitungan Tegangan Pelat
Penahan...36 BAB IIIMETODOLOGI ...39 3.1 BagabAlir ...39
3.2 StudiLiteratur ...41
3.3 PengumpulandanAnalisa Data ...41
3.4 AnalisaStabilitas TanahdanPerhitungan...43
3.5 PerencanaanPerkuatanpada Tanah Dasar...44
3.6 PerencanaanPerkuatanpadaLereng ...45
BAB IV DATA DAN ANALISA DATA ...47
4.1Data Tanah...47
4.2 Data Tanah Untuk Analisa Stabilitas ...51
4.3 Data Tanah Timbunan ...54
4.4 Data Spesifikasi Bahan Perkuatan Pada Lereng...54
4.4.1 Data Spesifikasi Bahan Geotextile ...54
4.4.2 Data Spesifikasi Bahan Cerucuk ...54
4.4.3 Data Spesifikasi Bahan Ground Anchor...55
4.5 Data Spesifikasi Bahan Pelapisan Permukaaan TPA...55
4.5.1 Data Spesifikasi Bahan Geomembrane...55
4.6 Data Spesifikasi Bahan Sub-Drains 4.6.1 Data Spesifikasi Bahan Geotextile...55
4.6.2 Data Spesifikasi Bahan Kerikil ...55
BAB V PERENCANAAN PERKUATAN LERENG DAN PELAPISAN PERMUKAAN KOLAM TPA ...57
5.1 Perhitungan Stabilitas Lereng ...57
5.2 Analisa Stabilitas Lereng dengan XSTABLE...57
5.2.1 Analisa Stabilitas Lereng pada Kolam 1 Untuk Sistem Perkuatan Geotextile...58
5.2.2 Analisa Stabilitas Lereng untuk Kolam 2 Untuk Sistem Perkuatan Geotextile...60
5.2.2 Analisa Stabilitas Lereng untuk Kolam 1Untuk Sistem Perkuatan Minipile, Sheetpile dan Groun Anchor...64
5.2.2 Analisa Stabilitas Lereng untuk Kolam 2 Untuk Sistem Perkuatan Minipile, Sheetpile dan Groun Anchor...67
5.3 Perhitungan Perkuatan Dengan Geotextile...70
5.4 Perhitunag Perkuatan dengan Minipile sebagai cerucuk...88
5.5 Perhitungan Perkuatan dengan Sheetpile sebagai cerucuk...101
5.6 Perhitungan Perkuatan dengan Ground Anchor...113
5.7 Perencanaan Pelapis Permukaan Kolam TPA ...130
5.8 PerkiraanBiayaUntukSistemPerkuatan Tanah...137
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...139
6.1 Kesimpulan ...139
6.2 Saran ...142
DAFTAR PUSTAKA...143.
LAMPIRAN – LAMPIRAN
Lampiran 1 = Data Kontur Tanah
Lampiran 2 = Gambar Bentuk dan Dimensi Kolam TPA Lampiran 3 = Data N-SPT dan Rekapan Data Tanah Lampiran 4 = Brosur Geotextile
Lampiran 5 = Brosur Minipile Lampiran 6 = Brosur Sheetpile
Lampiran 7 = Gambar dan Perhitungan Geotextile Kolam 1 Lampiran 8 = Gambar dan Perhitungan Geotextile Kolam 2 Lampiran 9 = Gambar dan Perhitungan Minipile Kolam 1 Lampiran 10 = Gambar dan Perhitungan Minipile Kolam 2 Lampiran 11 = Gambar dan Perhitungan Sheetpile Kolam 1 Lampiran 12 = Gambar dan Perhitungan Sheetpile Kolam 2 Lampiran 13 = Gambar dan Perhitungan Ground Anchor Kolam 1 Lampiran 14 = Gambar dan Perhitungan Ground Anchor Kolam 2
DAFTAR GAMBAR
1.1 Peta Lokasi Desa Babadan, KecamatanNgajum, Malang ... 1
1.2Bentuk dan Ukuran Dimensi Kolam 1 dan 2 ... 2
1.3Tiap Section Cut and Fillpada Perencanaan 2 Buah Kolam TPA ... 4
1.4Beberapa Contoh Detail Crossection Cut and Fill pada Perencanaan Kolam TPA ... 5
1.5Peta topografi dan lokasi ketiga titik bor dalam ... 6
2.1Lereng ... 11
2.2Pengelompokkan Lereng ... 12
2.3Tipe Longsor Jatuhan ... 14
2.4Tipe Longsor Rubuhan ... 15
2.5Tipe Longsor Translasi ... 16
2.6Tipe Longsor Sebaran Lateral ... 16
2.7Tipe Longsor Aliran ... 17
2.8Lereng Tinggi Tak Terbatas Tanpa Rembesan Air ... 22
2.9Lereng Tinggi Tak Terbatas dengan Rembesan Air ... 24
2.10Permodelan Lereng Tinggi Tak Terbatas dengan Rembesan Air... 24
2.11Geotextile Woven ... 27
2.12Geotextile Non Woven ... 28
2.13Geomembrane ... 29
2.14InternalStability ... 33
2.15Overall Stability ... 33
2.16Geotekstil ... 34
2.17Asumsi Gaya yang DiterimaCerucuk ... 37
2.18MencariHarga f untukBerbagaiJenis Tanah ... 40
2.19GrafikuntukMencariBesar FM ... 41
2.20Contoh Jangkar ... 42
2.21Sketsa Kasar dari Jangkar Adukan Semen ... 43
2.22Tipe-Tipe Jangkar ... 45
2.23Kekuatan Leleh dari Jangkar ... 48
2.24Metode Jangkar dengan Tabung Tekanan ... 49
2.25Metode Jangkar dengan Inri yang Dipancang ... 50
2.26Metode Pelat Jangkar ... 51
2.27Metode Jangkar dengan Membesarkan Bagian Bawah ... 52
2.28Gaya N1 Anchor yang Diubah Kedalam Gaya V dan H ... 53
2.26Metode Pelat Jangkar ... 51
3.1Diagram Alir ... 55
3.2Bagan Plastis ... 59
4.1GambarTopografidenganLokasiKetigaTitikBorDalam ... 63
4.2HasilKeseluruhandariPenyedikanSample Tanah ... 65
4.3GambarTopografidenganKetigaTitikLokasiBorDalamDiba ndingkandenganGambarGeometri TPA denganKetigaLokasiBorDalam ... 66
4.4Perbandingan Parameter Tanah dan Kedalaman (A) Water Content (B) Wet Density (C) Dry Density (D) Saturated Density (E) CohessionUndrained Pengambilan Data Tanah Setelah Longsor ... 68
5.1Cross Section-10 padaKolam TPA 1 ... 72
5.2Cross Section-10 padaKolam TPA 1 denganNilai Cu dan Konsistensi Tanah TiapLapisan Tanah ... 73
5.3BidangLongsordan Nilai SF (Safety Factor)TerkritisTanpaAdanyaBebanSampahPadaCross Section-10 ... 74
5.4Cross Section-24 padaKolam TPA 2 ... 75
5.5Cross Section-24 padaKolam TPA 2 DenganNilai Cu Dan Konsistensi Tanah TiapLapisan Tanah ... 75
5.6Bidang Longsordan Nilai SF (Safety Factor)TerkritisTanpaAdanyaBebanSampahpadaCross Section-24LerengSebelahKiri ... 76
5.7BidangLongsor Dan NilaiSF (Safety Factor)TerkritisTanpaAdanyaBebanSampahPadaCross Section-24LerengSebelahKanan ... 77
5.8Cross Section-10 PadaKolam TPA 1 ... 78
5.9Cross Section-10 PadaKolam TPA 1 DenganNilai Cu Dan Konsistensi Tanah TiapLapisan Tanah ... 79
5.10BidangLongsor Dan Nilai SF (Safety
Factor)TerkritisTanpaAdanyaBebanSampahPadaCross
Section-10 ... 80
5.11 Cross Section-24 PadaKolamTPA 2 ... 81
5.12Cross Section-24 PadaKolamTPA 2 DenganNilaiCu Dan Konsistensi Tanah TiapLapisan Tanah ... 81
5.13BidangLongsor Dan NilaiSF (Safety Factor)TerkritisTanpaAdanyaBebanSampahPadaCross Section-24LerengSebelahKiri ... 82
5.14BidangLongsor Dan NilaiSf(Safety Factor)TerkritisTanpaAdanyaBebanSampahPadaCross Section-24LerengSebelahKanan ... 83
5.15TampakSampingLerengPadaKolam 1 ... 84
5.16TampakSampingLerengPadaKolam 2 ... 89
5.17TampakSampingLerengPadaKolam 2 ... 94
5.18LetakPemasangan Geotextile dan SubdrainpadaKolam 1 ... 99
5.19LetakPemasangan Geotextile dan SubdrainpadaKolam 2 . 100 5.20TampakSampingLerengPadaKolam 1 ... 102
5.21TampakSampingLerengPadaKolam2 ... 106
5.22TampakSampingLerengPadaKolam 1 ... 109
5.23 LetakPemasanganMinipilePadaKolam 1 ... 113
5.24TampakAtasPemasanganMinipilePadaKolam1 ... 113
5.25LetakPemasanganMinipilePadaKolam 2 ... 114
5.26TampakAtasPemasanganMinipilePadaKolam 2 ... 114
5.27TampakSampingLerengPadaKolam 1 ... 115
5.28TampakSampingLerengPadaKolam 2 ... 118
5.29TampakSampingLerengPadaKolam 2 ... 122
5.30LetakPemasanganSheetpilePadaKolam 1 ... 125
5.31LetakPemasanganSheetpilePadaKolam ... 126
5.32Tampak Samping Lereng Pada Kolam 1 ... 127
5.33DimensiPelatBetonPenahan ... 131
5.34Gaya N Prategang Yang DiubahTegakLurus Dan SejajarPelatBetonPenahan ... 131
5.36TampakSampingLerengPadaKolam 2 ... 133
5.37DimensiPelatBetonPenahan ... 136
5.38Gaya N Prategang Yang DiubahTegakLurus Dan
SejajarPelatBetonPenahan ... 137
5.39TampakSampingLerengPadaKolam 2 ... 138
5.40DimensiPelatBetonPenahan ... 141
5.41Gaya N Prategang Yang DiubahTegakLurus Dan SejajarPelatBetonPenahan ... 142
5.42LetakPemasangan Ground Anchor PadaKolam 1 ... 143
5.43LetakPemasangan Ground Anchor PadaKolam 2 ... 144
5.44Mobilization Distance Of Geomembrane ... 146
5.45Tampak Samping Dari Kolam Tpa Penuh Berisi Sampah Dan Pemasangan Sistem Liner ... 148
5.46Detail-A KonstruksiPelapisPermukaanTpaBagianBawah . 148 5.47Detail-B KonstruksiPelapisPermukaanTpaBagianAtas ... 149
5.48PemasanganPipaLindiDenganBentuk V-Shape BotttompadaKolam 1 Dan 2 ... 151
DAFTAR TABEL
2.1Nilai Faktor Geotekstil ... 31
2.2Kadar maksimumlimbah B-3 belumterolahdankategoritempatpembuangannya ... 36
4.1Data Pengelompokkan Karakteristik Tanah BH-1 ... 64
4.2Data Pengelompokkan Karakteristik Tanah BH-2 ... 64
4.3Data Pengelompokkan Karakteristik Tanah BH-3 ... 64
5.1Nilai SF (Safety Factor)dan NilaiResisting MomentTanpaAdanyaSampahpadaCross Section-10 ... 74
5.2Nilai SF (Safety Factor)dan NilaiResisting MomentTanpaAdanyaSampahpadaCross Section-24 LerengSebelahKiri ... 77
5.3Nilai SF (Safety Factor)dan NilaiResisting MomentTanpaAdanyaSampahpadaCross Section-24 LerengSebelahKanan ... 77
5.4Nilai SF (Safety Factor)dan NilaiResisting MomentTanpaAdanyaSampahPadaCross Section-10 ... 80
5.5Nilai SF (Safety Factor) Dan NilaiResisting MomentTanpaAdanyaSampahPadaCross Section-24 LerengSebelahKiri ... 83
5.6Nilai SF (Safety Factor) Dan NilaiResisting MomentTanpaAdanyaSampahPadaCross Section-24 LerengSebelahKanan ... 83
5.7NilaiMomen Yang DipikulOleh Geotextile, Jumlah Lapis Dan Jumlah Layer Geotextile ... 86
5.8RekapanKeseluruhanJumlah Layer Dan Lapis Geotextile .... 87
5.9PerhitunganKeseluruhanPanjang Geotextile Le, Lr Dan Lo .. 88
5.10NilaiMomenYangDipikulOleh Geotextile, Jumlah Lapis Dan Jumlah Layer Geotextile ... 91
5.12RekapanKeseluruhanJumlah Layer Dan Lapis Geotextile .. 92
5.13IlaiMomenYangDipikulOleh Geotextile, Jumlah Lapis Dan Jumlah Layer Geotextile ... 96
5.14RekapanKeseluruhanJumlah Layer Dan Lapis Geotextile .. 97
5.15PerhitunganKeseluruhanPanjang Geotextile Le, Lr, Lo ... 98
5.16RekapanPerhitunganMinipileSebagaiCerucuk ... 105
5.17RekapanPerhitunganMinipileSebagaiCerucuk ... 108
5.18RekapanPerhitunganMinipileSebagaiCerucuk ... 112
5.19RekapanPerhitunganSheetpileSebagaiCerucuk ... 118
5.20RekapanPerhitunganSheetpileSebagaiCerucuk ... 121
5.21RekapanPerhitunganSheetpileSebagaiCerucuk ... 124
5.22KeseluruhanPerhitungan N (Gaya Anchor) Dan L (Panjang Grouting) ... 128
5.23Keseluruhan Perhitungan Daya Dukung Pelat Beton ... 132
5.24Keseluruhan Perhitungan N (Gaya Anchor) Dan L (Panjang Grouting) ... 135
5.25KeseluruhanPerhitunganDayaDukungPelatBeton ... 137
5.26KeseluruhanPerhitunganN (Gaya Anchor) Dan L (Panjang Grouting) ... 140
5.27KeseluruhanPerhitunganDayaDukungPelatBeton ... 143
5.28Tensile Behaviour Properties ... 146
5.29Soil To Geomembrane Friction Angle ... 147
5.30PerkiraanBiayaUntukSistemPerkuatan Geotextile ... 152
5.31PerkiraanBiayaUntukSistemPerkuatanMinipileSebagaiCe rucuk ... 152
5.32PerkiraanBiayaUntukSistemPerkuatanSheetpileSebagaiC erucuk ... 152
5.33PerkiraanBiayaUntukSistemPerkuatan Ground Anchor .... 153
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG
Lereng adalah suatu permukaan tanah yang miring dan membentuk sudut tertentu terhadap suatu bidang horisontal. Pada tempat dimana terdapat dua permukaan tanah yang berbeda ketinggian, maka akan ada gaya-gaya yang bekerja mendorong sehingga tanah yang lebih tinggi kedudukannya cenderung bergerak kearah bawah yang menyebabkan terjadinya longsor.
Tanah longsor adalah gerakan menuruni atau keluar lereng oleh massa tanah atau batuan penyusun lereng, ataupun percampuran keduanya sebagai bahan rombakan, akibat dari terganggunya kestabilan tanah atau batuan penyusun lereng tersebut (Karnawati, 2005)
Gambar 1.1 Peta lokasi Desa Babadan, Kecamatan Ngajum, Malang
Di Indonesia, terdapat banyak proyek pembangunan reaktor biogas yang salah satunya adalah pembangunan kolam sebagai tempat pemrosesan akhir (TPA) untuk menguraikan
LOKASI PROYEK
2 kandungan bahan pencemar organik yang masih mengandung senyawa organik karbon. Salah satunya terdapat di desa Babadan, Kecamatan Ngajum, Gunung Kawi, Kabupaten Malang. Pada Gambar 1.1 menjelaskan letak lokasi dari desa Babadan tersebut.
Desa Babadan ini terletak sekitar 15 km dari kota Malang. Proyek dari PT. Asiabiogas Indonesia ini direncanaan memiliki dua buah kolam TPA dengan kedalaman lereng yang cukup tinggi. Kolam pertama memiliki kedalaman lereng mencapai 12 meter dan kolam kedua memiliki kedalaman lereng mencapai 11,5 meter.
Pada Gambar 1.2 menjelaskan mengenai bentuk dan ukuran dari kolam pertama dan kedua ( Lampiran 2 ).
Gambar 1.2 Bentuk dan ukuran dimensi kolam 1 dan 2 Kolam 1
Kolam 2
3 Dengan menggunakan pelaksanaan metode cut and fill, kolam ini direncanakan memiliki kontur dengan elevasi yang berbeda-beda sesuai dengan perencanaan kolam tersebut.
Perbedaan elevasi dari setiap titik kontur dalam perencanaan kolam ini cukup tinggi. Untuk melihat perbedaan elevasi tiap kontur pada kolam TPA, maka dipermudah dengan melakukan potongan tiap section pada 2 buah kolam TPA yang dijelaskan oleh Gambar 1.3.
Pada Gambar 1.4 dapat dilihat bahwa perencanaan detail cross section cut and fill nomor 9 memiliki elevasi permukaan atas kolam sebesar + 95.00 dan dasar kolam + 83.00. Jadi ketinggian lereng kolam pada perencanaan tersebut adalah 12 meter. Dengan demikian potensi terjadinya kelongsoran pada kondisi lereng tersebut akan bisa terjadi, sehingga perlu diadakan investigasi mengenai kondisi dan kemampuan lereng agar tidak mengalami kelongsoran.
4 Gambar 1.3 Tiap section cut and fill pada perencanaan 2
buah kolam TPA
5
Gambar 1.4 Beberapa contoh detail cross section cut and fill pada perencanaan kolam TPA
PT Teknindo Geosistem Unggul mendapatkan permintaan untuk menginvestigasi keadaan tanah tersebut.
Dengan menggunakan metode bor dalam di 3 titik bor (bore hole) hingga kedalaman 10 meter. Letak titik lokasi bore hole dapat dilihat pada Gambar 1.5 ( Lampiran 1)
6 Gambar 1.5. Peta topografi dan lokasi ketiga titik bor
dalam
Dari pengambilan sampel di 3 titik lokasi tersebut didapatkan beberapa kesimpulan yaitu:
Tipe tanah pada BH-1 pada kedalaman 1 - 10 meter memiliki N-SPT diantara 7 - 8 (medium stiff) dengan kondisi tanah lanau berlempung
Tipe tanah pada BH-2 pada kedalaman 0 – 8 meter memiliki N-SPT diantara 7 – 14 (medium stiff sampai stiff) dengan kondisi tanah lanau berlempung dan pada kedalaman 8 – 10 meter memiliki N-SPT rata-rata 10 (medium stiff) dengan kondisi tanah lanau
7
Tipe tanah pada BH-3 pada kedalama 0 - 6.5 meter memiliki N-SPT 2 (very soft) dengan kondisi tanah lanau berlempung dan pada kedalaman 6.5 – 10 meter memiliki N-SPT rata-rata 9 dengan kondisi tanah lanau.
Detail data tanah BH-1, BH-2 dan BH-3 dapat dilihat pada lampiran 3
Dari ketiga hasil titik bore hole didapatkan kesimpulan bahwa tanah dasar pada BH-3 terdapat tanah lunak dengan kemampuan very soft yang bisa mengakibatkan kelongsoran.
Maka diperlukan perkuatan lereng untuk mencegah terjadinya kelongsoran pada lereng perencanaan kolam TPA.
Kelongsoran bukan hanya satu-satunya masalah yang akan terjadi dalam perencanaan pembangunan kolam ini. Air lindi (leachate) yang sudah ditampung di dalam kolam memungkinkan terjadinya rembesan ke dalam air tanah dibawahnya, yang dimana dapat menyebabkan tercemarnya air tanah dibawahnya. Menurut Soemirat, (1996), Leachate adalah larutan yang terjadi akibat bercampurnya air limpasan hujan (baik melalui proses infiltrasi maupun proses perkolasi) dengan sampah yang telah membusuk dan mengandung zat tersuspensi yang sangat halus serta mikroba patogen. Perlu adanya perkuatan pada dasar kolam agar air tanah dibawah kolam tidak tercemar dari kandungan air lindi yang sudah ditampung pada kolam.
Perkuatan yang dimaksud yaitu berupa lapisan impermeable yang baik sebagai pelapis dasar kolam guna menghindari tercemarnya air tanah dasar.
Untuk itu dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai perencanaan perkuatan pelapis tanah dasar agar tidak tercemar oleh air lindi dan juga perkuatan pada lereng agar tidak terjadi kelongsoran. Dalam hal perkuatan tanah dasar kolam, digunakan perkuatan bahan geosintetik yaitu berupa pemasangan geomembrane.
8 Untuk perkuatan lereng pada proyek pembangunan kolam ini terdapat 3 alternatif perkuatan. Alternatif Pertama adalah penggunaan geotextile . Alternatif kedua adalah perkuatan dengan cerucuk dengan menggunakan minipile. Alternatif ketiga adalah perkuatan dengan cerucuk dengan menggunakan sheetpile. Alternatif keempat adalah perkuatan dengan ground anchor atau yang lebih dikenal dengan metode penjangkaran tanah.
Dari keempat afternatif tersebut nantinya akan direncanakan juga pemasangan subdrain untuk menentukan kedalaman efektif yang boleh digali pada lahan kolam TPA tersebut. Disamping itu, keempat alternatif tersebut juga akan dibandingankan dengan biaya pembelian dan pemasangan.
Pemilihan perencanaan perkuatan tanah tersebut akan dipilih yang paling murah dan tepat. Maka dari permasalahan tersebut sangatlah penting untuk melanjutkan perencaanaan perkuatan tanah pada Tugas Akhir ini.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana stabilitas lereng pada lokasi studi sesudah dilakukan pelaksanaan cut and fill pada awal konstruksi dan sebelum area diisi sampah
2. Berapa jumlah lembar, panjang dan tipe geotextile yang akan dipasang untuk perkuatan lereng, jika digunakan alternatif perkuatan lereng dengan menggunakan geotextile
3. Berapa jumlah, panjang serta jarak pemasangan minipile yang direncanakan untuk perkuatan lereng, jika digunakan alternatif perkuataan lereng dengan menggunakan minipile sebagai cerucuk
4. Berapa jumlah, panjang serta jarak pemasangan sheetpile yang direncanakan untuk perkuatan lereng, jika digunakan alternatif perkuataan lereng dengan menggunakan sheetpile sebagai cerucuk
9 5. Berupa jumlah, panjang dan kekuatan tarik anchor
yang direncanakan untuk perkuatan lereng, jika digunalam alternatif perkuatan lereng dengan menggunakan perkuatan ground anchor
6. Alternatif perkuatan lereng yang tepat untuk dilakukan, dalam hal biaya
7. Bagaimana design geomembrane yang dipakai atau dibutuhkan dalam pelapisan permukaan dasar kolam 8. Bagaimana design perencanaan perpipaan pengumpul
lindi di dasar permukaan TPA
9. Bagaimana detail konstruksi dasar kolam TPA yang telah diberikan pelapisan permukaan tanah dasar 1.3 TUJUAN
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah dapat merencanakan dan menentukan alternatif mana yang tepat pada perkuatan lereng kolam TPA dari segi biaya pembelian dan pemasangan dan merencanakan design serta detail konstruksi geomembrane pada pelapisan permukaan tanah dasar kolam TPA agar air lindi tidak mencemari air tanah dibawah.
1.4 BATASAN MASALAH
Dalam penulisan tugas akhir ini, terdapat beberapa batasan masalah yang akan dibahas yaitu :
1. Data yang digunakan dalam perencanaan merupakan data sekunder yang didapat dari Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan Jurusan Teknik Sipil, FTSP-ITS
2. Diasumsikan bahwa lahan tersebut adalah lahan kolam TPA dan didaerah sekelilingnya tidak terdapat bangunan yang mengganggu
3. Perhitungan analisis stabilitas lereng akan dilakukan dengan program bantu XSTABL
10 1.5 MANFAAT
Perencanaan dalam Tugas Akhir ini dimaksudkan dapat menjadi alternatif perencanaan perkuatan lereng dan pelapisan permukaan tanah dasar pada proyek pembangunan kolam TPA di Desa Babadan, Kecamatan Ngajum, Gunung Kawi, Malang.
11 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Lereng dan Pengelompokan
Lereng adalah suatu permukaan tanah yang miring dan membentuk sudut tertentu terhadap suatu bidang horisontal dan tidak terlindungi (Das 1985). Dari proses terbentuknya, sebuah lereng dapat terjadi secara alamiah dan buatan manusia. Yang dimaksud dengan lereng alamiah adalah lereng yang terbentuk karena proses alam tanpa campur tangan manusia, sedangkan lereng buatan adalah lereng yang dibentuk oleh manusia seperti lereng akibat sebuah galian dan lereng akibat timbunan.
Gambar 2.1 Lereng
Perbedaan elevasi pada permukaan tanah seperti lereng dapat mengakibatkan pergerakan massa tanah dari bidang dengan elevasi yang tinggi menuju bidang dengan elevasi yang lebih rendah, pergerakan ini diakibatkan oleh gravitasi.
Pergerakan massa tanah tersebut juga dapat dipengaruhi oleh air dan gaya gempa. Pergerakan atau gaya tersebut akan menghasilkan tegangan geser yang berfungsi sebagai gaya
12 penahan dan apabila berat massa tanah yang bekerja sebagai gaya pendorong itu lebih besar dari tegangan geser tersebut maka akan mengakibatkan kelongsoran.
Lereng dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu lereng dengan tinggi terbatas (finite slope) dan lereng dengan tinggi tak terbatas (infinite slope). Lereng dengan tinggi terbatas adalah apabila harga Hcr mendekati tinggi lereng (Das 1985). Analisis terhadap lereng dengan tinggi terbatas yang berada pada tanah yang homogen, dilakukan dengan asumsi bidang longsor terjadi pada permukaan bidang yang lengkung. Sedangkan lereng dengan tinggi tak terbatas/lereng menerus diasumsikan bahwa permukaan kelongsoran potensial adalah sejajar dengan permukaan lereng dengan kedalaman yang dangkal bila dibandingkan dengan panjang lereng. Lereng tersebut dianggap memiliki panjang tak terhingga dengan mengabaikan pengaruh ujungnya (Craig 1987).
finite slope infinite slope
Gambar 2.2 Pengelompokan lereng
2.2 Analisis Stabilitas Lereng
Menurut Das 1985, Analisis stabilitas lereng yang dilakukan dengan cara memeriksa faktor keamanan dari lereng yang ditinjau, dengan cara membandingkan tegangan geser yang terbentuk sepanjang permukaan bidang retak yang paling kritis dengan kekuatan geser tanahnya. Faktor keamanan didefinisikan sebagai berikut :
13 Fs =
(2.1)
Keterangan :
Fs = angka keamanan rencana
f = kekuatan tanah untuk menahan kelongsoran
d = gaya dorong sepanjang bidang longsor Das juga menambahkan, kekuatan tanah untuk menahan kelongsoran terdiri dari dua komponen utama yaitu kohesi dan sudut geser tanah, persamaannya sebagai berikut :
f = c + tan (2.2) Keterangan :
C = kohesi
= sudut geser tanah
= tegangan normal rata – rata permukaan bidang longsor
Dengan demikian dapat dibentuk persamaan sebagai berikut:
d = Cd + tan d (2.3) Keterangan :
Cd = kohesi
d = sudut geser yang bekerja sepanjang bidang longsor
Dengan memasukkan persamaan (2.3) dan (2.2) ke persamaan (2.1) maka diperoleh persamaan (2.4) seperti berikut :
Fs =
(2.4)
14 Persamaan (2.4) dapat diuraikan menjadi dua persamaan yaitu persamaan (2.5) dan persamaan (2.6) sebagai berikut :
Fs =
(2.5)
Fs =
(2.6)
2.3 Analisa Stabilitas Lereng dengan Software XSTABL XSTABL adalah program komputer yang ditulis dalam bahasa FORTRAN IV, untuk penyelesaian umum kasus stabilitas lereng metode keseimbangan dua dimensi.
Perhitungan faktor keamanan lereng dilakukan dengan metode irisan (disadur dari Modified Bishop Method) dengan bidang longsoran berbentuk silinder lingkaran. Keistimewaan XSTABL adalah sepuluh bidang longsor terkritis ditentukan dari minimum seratus bidang longsor secara random
2.4 Bahan Geosynthetics
Menurut Koener (1988) geosintetik terdiri dari 2 suku kata, geo yang berarti tanah dan sintetik bearti tiruan.
Geosintetik adalah bahan tiruan (sintetis) atau bahan yang bukan merupakan bahan alami yang digunakan di lingkungan tanah. Bahan sintetis dapat berupa bahan-bahan yang berasal dari polimerisasi hasil industri-industri kimia. Secara umum geosintetik dapat dikatakan sebagai bahan serat-serat buatan yang digunakan di dalam pekerjaan-pekerjaan yang berhubungan dengan tanah, batuan ataupun lingkungan tanah dan batuan. Tetapi arti geosintetik yang sekarang berkembang adalah bahan sintetis berupa serat-serat sintetis yang dianyam, nir-anyam dan bentuk lain seperti jaring yang digunakan dalam pekerjaan-pekerjaan tanah seperti, stabilitas lereng,
15 perkuatan dan peningkatan daya dukung tanah, dan drainasi.
Suryolelono (2000), menyatakan bahwa bahan dasar geosintetik merupakan hasil polimerisasi dari industri-industri kimia/minyak bumi dengan sifat-sifat yang tahan terhadap senyawa-senyawa kimia, pelapukan, keausan, sinar ultra violet dan mikro organisme.
Geosintetik secara umum dibedakan berdasarkan sifat bahan, yaitu bahan lulus air (Permeable) yang dikenal sebagai geotekstil dan bahan yang bersifat kedap air (Impermeable) yang dikenal sebagai geomembran. Berdasarkan aplikasinya pada pekerjaan teknik sipil fungsi dan peranan geosintetik dibedakan berdasarkan jenis dan karakteristik yang dimilikinya
2.4.1 Geotextile
Secara umum berdasarkan pembuatannya geotekstil digolongkan ke dalam beberapa jenis berdasarkan proses pembuatannya, yaitu jenis geotekstil yang dianyam (woven geotekstil) dan tidak dianyam (non woven geotekstil).
Geotekstil adalah bahan geosintetik yang bentuknya menyerupai bahan tekstil pada umumnya terdiri dari serat- serat sentetis sehingga selain lentur juga tidak ada masalah penyusutan seperti yang terjadi pada material alami berupa wol, katun dan sutera. Berdasarkan American Society for Testing Material (ASTM) disebutkan bahwa geotekstil merupakan bahan yang tidak kedap air. Dalam hal ini geotekstil akan berfungsi sebagai lapisan pemisah, lapisan penyaring, penyalur air, perkuat tanah, dan pelapis pelindung.
16 A. Geotekstil di anyam (woven)
Gambar 2.11 Geotextile Woven
Geotekstil jenis ini adalah geotekstil yang cara pembuatannya menggunakan mesin penenun geotekstil. Proses pembuatannya adalah dengan menggabungkan dua set benang secara paralel yang dijalin secara sistematis sehingga dapat membentuk struktur sebidang dengan ikatan yang sangat kuat.
Geotekstil ditenun dengan menggunakan perinsip sederhana yang berasal dari susunan benang-benang sintetis hasil pintalan. Geotekstil dengan tipe woven ini mempunyai kuat tarik yang cukup tinggi sehingga dalam aplikasinya di lapangan geotekstil tipe woven ini lebih banyak dipergunakan sebagai sistem perkuatan untuk meningkatkan daya dukung tanah dan sebagai lapisan pemisah. Apabila dipergunakan sebagai perkuatan, geotekstil akan berfungsi sebagai tulangan pada tanah sedangkan apabila dipergunakan sebagai separator atau pemisah, geotekstil akan berfungsi untuk memisahkan setiap lapisan tanah sehingga akan membentuk suatu gradasi lapisan yang baik.
17 B. Geotekstil tidak di anyam (non woven)
Gambar 2.12 Geotextile Non Woven
Geotekstil tipe non woven cenderung berbeda dengan geotekstil berupa woven, baik dalam bentuk, proses pembuatan dan fungsinya. Cara pembuatan geotekstil berupa non woven adalah dengan cara penjaruman atau perekatan seratserat pembentukannya dan mempunyai sifat-sifat seperti, mempunyai ketahanan tinggi ketika proses pemasangan, sangat sesuai untuk pengaliran air serta tahan untuk jangka waktu yang lama. Kuat tarik geotekstil jenis non woven lebih kecil dibandingkan dengan geotekstil yang di anyam (woven). Pada umumnya geotekstil yang tidak di anyam (non woven) mempunyai sifat permeabilitas yang cukup baik. Sesuai dengan karakteristik fisiknya geotekstil jenis ini lebih sering dipergunakan sebagai penyaring (filter) dan pengalir (drainage).
18 2.4.2 Geomembran
Gambar 2.13 Geomembrane
Geomembran adalah bentuk geosintetik yang berbentuk lapisan tipis yang bersifat kedap air dan berfungsi sebagai membran. Pada umumnya terbuat dari lembaran-lembaran plastik dan karet, tetapi dapat juga terbuat dari bahan geotekstil yang dibungkus dengan lapisan aspal dengan fungsi utama sebagai lapis pelindung yang mencegah tembusnya air dan mencegah penguapan.
2.5 Konsep Perencanaan Perkuatan Geotextile
Geotekstile dapat digunakan sebagai perkuatan tanah untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar di bawah timbunan. Untuk perencanaan stabilitas dari timbunan di atas tanah lunak yang diperkuat dengan geotekstil, ada dua kondisi yang harus ditinjau, yaitu Internal Stability dan Overall Stability. Internal Stability adalah perhitungan kestabilan timbunan/embankment agar tidak terjadi kelongsoran pada bagian tubuh timbunan itu sendiri. Sedangkan Overall Stability adalah kestabilan timbunan bila ditinjau terhadap keruntuhan bidang gelincirnya.
Perhitungan perencanaan geotekstile memerlukan data yang didapat dari program bantu seperti XSTABL, antara lain nilai faktor keamanan (SF), momen penahan/momen resisten (Mr), jari-jari kelongsoran (R), serta koordinat titik pusat
19 bidang longsor. Tahapan perhitungan penggunaan geotekstile adalah :
1. Mencari nilai momen dorong (MD)
(2.11)
2. Mencari nilai Mresisten rencana dengan angka keamanan rencana (SF = 1,5)
Mresisten rencana = Mdorong x SFrencana (2.12) 3. Mencari nilai tambahan Momen penahan (ΔMR)
dari FS rencana
ΔMR = Mresisten rencana – Mresisten yang terjadi
(2.13)
4. Mencari Kekuatan dari bahan geotekstile
Pada perencanaan geotextile harus dipertimbangkan kekuatan tarik ijin dari bahan geotextile tersebut dalam menerima atau memikul gaya geser saat terjadinya kelongsoran. Rumus kekuatan bahan geotextile adalah persamaan :
(
) (2.14)
Dimana :
Tallow = kekuatan geotekstile yang tersedia Tult = kekuatan ultimate geotekstile
FSid = faktor keamanan akibat kerusakan pada saat pemasangan
FScr = faktor keamanan akibat rangkak FScd = faktor keamanan akibat pengaruh bahan-bahankimia
FSid = faktor keamanan akibat pengaruh aktifitas biologi dalam tanah
20 FSid, FScr, FScd, FSid merupakan faktor reduksi akibat pengurangan kekuatan geotextile yang besarnya dapat dilihat pada tabel beriku
Tabel 2.1 Nilai Faktor Geotekstil Penggunaan
Geotextile
Faktor Pemasangan,
FSid
Faktor Rangkak,
FScr
Faktor Kimia, FScd
Faktor Biologi,
FSid
Separation Cushioning Unpaved Roads
Walls Embankments Bearing Capacity Slope Stabilization Pavement Overlays
Railroads Flexible Form
Silt Fences
1,1 – 2,5 1,1 – 2,0 1,1 – 2,0 1,1 – 2,0 1,1 – 2,0 1,1 – 2,0 1,1 – 1,5 1,1 – 1,5 1,5 – 3,0 1,1 – 1,5 1,1 – 1,5
1,1 – 1,2 1,2 – 1,5 1,5 – 2,5 2,0 – 4,0 2,0 – 3,0 2,0 – 4,0 1,5 – 2,0 1,0 – 1,2 1,0 – 1,5 1,5 – 3,0 1,5 – 2,5
1,0 – 1,5 1,0 – 2,0 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5 1,5 – 2,0 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5
1,0 – 1,2 1,0 – 1,2 1,0 – 1,2 1,0 – 1,3 1,0 – 1,3 1,0 – 1,3 1,0 – 1,3 1,0 – 1,1 1,0 – 1,2 1,0 – 1,1 1,0 – 1,1
5. Menentukan jumlah geotekstil yang dibutuhkan
∆ MR < Tallow x ∑ Ri (2.15) Dimana :
∑ Ri = penjumlahan jarak pasang masing-masing geotekstil terhadap titik- titik pusat jari-jari kelongsoran, hingga nilainya lebih besar dari nilai Momen resisten yang dibutuhkan (∆ MR)
6. Menghitung panjang geotekstil di belakang bidang longsor (Le)
Panjang geotextile di belakang bidang longsor dapat diketahui melalui rumusan
(
) (2.16)
21
Dimana :
Tall = kekuatan tarik yang diijinkan (tereduksi oleh faktor-faktor)
SF = faktor keamanan (rencana) E = efisiensi (diambil E = 0.8)
= tegangan geser antara geotextile dengan tanah di atas geotextile
= tegangan geser antara geotextile dengan tanah di bawah geotextile
C = kohesi tanah
= sudut tahanan geser tanah
7. Menghitung panjang geotekstil di depan bidang longsor
Panjang geotextile ini dihitung dengan bantuan output dari program bantu AUTOCAD.
8. Menghitung panjang total geotextile
Panjang total geotextile 1 sisi = Le + Ld Panjang total geotextile 2 sisi = 2 x ( Le + Lr )
Catatan : Apabila panjang total 1 sisi geotextile >
0.5 lebar timbunan maka untuk mempermudah pemasangan di lapangan, geotextile dipasang selebar timbunan.
22 2.5.1 Kondisi Overall Stability
Gambar 2.15 Overall Stability Tanpa geotekstil :
Momen penahan (Mr) = ∑ (2.18) Dengan geotekstil :
Momen penahan (Mr) = ∑ +
= Mr + ∆ MR(2.19)
Gambar 2.16 Geotekstil
(sumber : modul Metode Perbaikan Tanah) 2.6 Konsep Perencanaan Perkuatan Pelapis Tanah Dasar
Pada sebuah lahan urug atau lahan untuk pemakaian TPA yang baik biasanya dibutuhkan sistem pelapis dasar, yang bertujuan mengurangi mobilitas lindi ke dalam air tanah.
Sebuah liner yang efektif akan mencegah migrasi cemaran ke lingkungan, khususnya ke dalam air tanah. Namun pada
23 kenyataannya belum didapat sistem liner yang efektif 100%.
Karena mobilitas lindi yang tidak terlelakan, maka disamping sistem liner, maka dibutuhkan sistem pengumpul lindi.
Air lindi didefinisikan sebagai suatu cairan yang dihasilkan dari pemaparan air hujan pada timbunan sampah.
Dalam kehidupan sehari-hari air lindi ini dapat dianalogikan seperti seduhan air teh. Air lindi membawa materi tersuspensi dan terlarut yang merupakan produk degradasi sampah.
Komposisi air lindi dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis sampah terdeposit, jumlah curah hujan di daerah TPA dan kondisi spesifik tempat pembuangan tersebut. Air lindi pada umumnya mengandung senyawa-senyawa organik (Hidrokarbon, Asam Humat, Sulfat, Tanat dan Galat) dan anorganik (Natrium, Kalium, Kalsium, Magnesium, Khlor, Sulfat, Fosfat, Fenol, Nitrogen dan senyawa logam berat) yang tinggi. Konsentrasi dari komponen-komponen tersebut dalam air lindi bisa mencapai 1000 sampai 5000 kali lebih tinggi dari pada konsentrasi dalam air tanah (Maramis, 2008).
Cairan pekat dari TPA yang berbahaya terhadap lingkungan dikenal dengan istlah leacheat atau air lindi.
Cairan ini berasal dari proses perkolasi/percampuran (umumnya dari air hujan yang masuk kedalam tumpukan sampah), sehingga bahan-bahan terlarut dari sampah akan terekstraksi atau berbaur. Cairan ini harus diolah dari suatu unit pengolahan aerobik atau anaerobik sebelum dibuang ke lingkungan. Tingginya kadar COD dan ammonia pada air lindi (bisa mencapai ribuan mg/L), sehingga pengolahan air lindi tidak boleh dilakukan sembarangan (Machdar, I, 2008).
Menurut Soemirat, (1996), Leachate adalah larutan yang terjadi akibat bercampurnya air limpasan hujan (baik melalui proses infiltrasi maupun proses perkolasi) dengan sampah yang telah membusuk dan mengandung zat tersuspensi yang sangat halus serta mikroba patogen. Leachate
24 dapat menyebabkan kontaminasi yang potensial baik bagi air permukaan maupun air tanah. Hal ini diakibatkan karena kandungan BOD yang tinggi yaitu sekitar 3.500 mg/L.
1) Sampah Sebagai Sumber Air Lindi
Timbunan sampah yang berasal dari sampah domestik dapat mengganggu/ mencemari karena : lindi (air sampah), bau dan estetika. Timbunan sampah juga menutupi permukaan tanah sehingga tanah tidak bisa dimanfaatkan lagi. Selain itu, timbunan sampah dapat menghasilkan gas Nitrogen dan Asam Sulfida, adanya zat Mercury, Chrom dan Arsen pada timbunan sampah dapat menimbulkan gangguan terhadap bio tanah, tumbuhan, merusak struktur permukaan dan tekstur permukaan tanah menjadi racun (Pustekom, 2005).
Selayaknya benda cair, air lindi ini akan mengalir ke tempat yang lebih rendah. Air lindi dapat merembes ke dalam dan bercampur dengan air tanah, ataupun mengalir di permukaan tanah dan bermuara pada aliran air sungai. Bisa dibayangkan, air lindi yang mengandung senyawa-senyawa organik dan anorganik dengan konsenterasi sekitar 5000 kali lebih tinggi dari pada dalam air tanah, masuk dan mencemari tanah atau air sungai.
2) Karakteristik Air Lindi
Air lindi dapat digolongkan sebagai senyawa yang sulit didegradasi, yang mengandung bahan-bahan polimer (makro molekul) dan bahan organik sintetik (Suprihatin 2002 in Sulinda, 2004). Pada umumnya air lindi memiliki nilai rasio BOD5/COD sangat rendah (<0,4). Nilai rasio yang sangat rendah ini mengindikasikan bahwa bahan organik yang terdapat dalam air lindi bersifat sulit untuk didegradasi secara biologis. Angka perbandingan yang semakin rendah
25 mengindikasikan bahan organik yang sulit terurai tinggi (Alaerts dan Santika, 1984).
Komposisi air lindi sangat bervariasi karena proses pembentukannya dipengaruhi oleh karakteristik sampah (organik-anorganik), mudah tidaknya penguraian (larut -tidak larut), kondisi tumpukan sampah (suhu, pH, kelembaban, umur), karakteristik sumber air (kuantitas dan kualitas air yang dipengaruhi iklim dan hidrogeologi), komposisi tanah penutup, ketersediaan nutrien dan mikroba, dan kehadiran in hibitor (Diana, 1992). Selain itu Sulinda (2004) menyatakan bahwa proses penguraian bahan organik menjadi komponen yang lebih sederhana oleh mikroorganisme aerobik dan anaerobik pada lokasi pembuangan sampah dapat menjadi penyebab terbentuknya gas dan air lindi.
Sebagian besar limbah yang dibuang pada lokasi pembuangan sampah adalah padatan. Limbah tersebut berasal dari berbagai sumber yang berbeda dengan tipe limbah yang berbeda pula, sehingga setiap air lindi memiliki karakteristik tertentu (Pohland da n Harper, 1985).
Sistem pengumpul lindi yang umum digunakan adalalah menggunakan pipa berlubang yang ditempatkan dalam saluran, kemudian diselubungi batuan. Kemudian saluran tersebut diberi pelapis dan di dalamnya disusun batu kali kosong. Oleh karenanya, dasar sebuah lahan-urug untuk pemakaian TPA akan terdiri dari :
Lapisan bahan liner untuk mencegah migrasi cemaran keluar lahan urug
Sistem pengumpul lindi
Komponen utama sistem liner paling tidak terdiri dari 3 jenis, yaitu:
26 1. Lapisan kedap : lapisan terbawah yang berfungsi sebagai penahan resapan leachate ke lapisan tanah di bawahnya.
2. Lapisan kerikil atau pasir : lapisan yang berfungsi sebagai tempat pengaliran lindi (lechate) menuju ke saluran pengumpul 3. Lapisan tanah pelindung : berfungsi sebagai
pelindung lapisan kedap dari pelintasan kendaraan dan gangguan-gangguan lainnya Pelapis dasar yang dianjurkan, terutama utuk lahan urug limbah B-3, adalah dengan geosintesis atau dikenal sebagai flexible membrane liner (FML). Jenis geosintesis yang biasa digunakan sebagai pelapis dasar adalah :
Geotextile sebagai filter
Geonet sebagai sarana drainase
Geomembrane sebagai lapisan penghalang Dalam menentukan perencanaan pelapis dasar dibedakan menjadi 3 kategori. Yang dimana dalam pemilihan kategori tersebut dipilih berdasarkan perencanaan kadar maksimum limbah B-3 yang belum terolah. Berikut adalah 3 kategori perencanaan pelapis dasar tersebut :
1. Landfill kategori I (double liner) 2. Landfill kategori II (single liner) 3. Landfill kategori III (clay liner)
Pada tabel 2.2 dijelaskan mengenai cara pemilihan pelapis dasar berdasarkan kadar maksimum limbah B-3, Jika satu parameter saja lebih besar dari nilai A, maka harus dibuang ke kategori I, Jika satu parameter saja lebih kecil dari nilai A, maka harus dibuang ke kategori II, Jika
27 satu atau lebih lebih kecil dari nilai B, maka harus dibuang ke kategori III
Tabel 2.2 Kadar maksimum limbah B-3 belum terolah dan kategori tempat pembuangannya 2.7 Konsep Perencanaan Perkuatan Cerucuk
Penggunaan cerucuk dimaksudkan untuk meningkatkan tahanan geser tanah. Apabila tahanan tanah terhadap geser meningkat, maka daya dukung dari tanah tersebut juga akan meningkat. Asumsi yang dipergunakan dalam konstruksi cerucuk dapat dilihat pada Gambar 2.17.
Pada gambar tersebut kelompok tiang (cerucuk) dengan “rigid cap” pada permukaan tanah menerima gaya horizontal. Gaya
28 horizontal ini adalah merupakan tegangan geser yang terjadi sepanjang bidang gelincir.
Gambar 2.17 Asumsi Gaya yang Diterima Cerucuk (NAVFAC DM-7, 1971)
(Sumber: Mochtar, 2000)
2.7.1. Menentukan Tambahan Momen Perlawanan(ΔMR) Untuk menentukan tambahan momen perlawanan (ΔMR) yang diperlukan untuk menahan momen dorong akibat adanya beban timbunan dilakukan analisa stabilitas lereng dengan menggunakan program XSTABL. Analisa dilakukan hingga mendapatkan bidang kelongsoran dengan angka keamanan paling kritis. Apabila angka keamanan yang diperoleh dari analisa sama dengan atau kurang dari satu (≤1) maka diperlukan tambahan momen penahan (ΔMR) yang harus diberikan untuk mencapai angka keamanan rencana (SFrencana>1) yang diinginkan agar tidak terjadi kelongsoran.
Momen tambahan (ΔMR) dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
ΔMR = (SFrencana x Mp) – MR (2.20) Mp = MR/SF
(2.21)
Dimana: Δ MR = momen penahan tambahan yang akan dipikul oleh cerucuk.
29 MR = momen penahan atau momen
perlawanan
Mp = momen penggerak atau momen dorong
SF = angka keamanan awal (tanpa cerucuk)
SFrencana = angka keamanan yang direncanakan
2.7.2. Menghitung Momen Lentur yang Bekerja pada Cerucuk
Menurut desain manual NAVFAC DM-7 (1971) dalam Mochtar (2000), besarnya momen lentur yang bekerja pada cerucuk didapat dari:
Mpmaks = (2.22)
Dimana : σmaks = tegangan tarik/ tekan maksimum dari bahan cerucuk
In = momen inersia penampang cerucuk terhadap garis yang melewati penampang
C = ½ D
D = diameter cerucuk
2.7.3. Menghitung Gaya Horizontal yang Mampu Ditahan Satu Tiang
Besarnya gaya maksimal (Pmaks) yang dapat ditahan oleh satu tiang/ cerucuk terjadi apabila nilai Mp sama dengan nilai momen maksimum lentur bahan cerucuk.
Sehingga nilai dari gaya horizontal maksimal yang dapat ditahan oleh satu tiang diperoleh dari persamaan berikut ini (NAVFAC DM-17, 1971):
FM
T
cerucuk cerucuk Mp
P 1
) 1
( max
max
(2.23)
30 y
Mp allI
max
(2.24)
Dimana: Pmaks = gaya horizontal yang diterima cerucuk (kg)
Mpmaks = momen lentur yang bekerja pada
cerucuk (kg-cm)
T = faktor kekakuan relatif (cm)
FM = koefisien momen akibat gaya lateral.
Harga Fm didapat dari Gambar 2.19 yang merupakan grafik hubungan dari kedalaman (z) dengan L/T. Dimana L adalah panjang cerucuk yang tertahan di bawah/ atas bidang gelincir.
all = tegangan lentur ijin bahan cerucuk I = momen inersia tiang cerucuk (cm4) y = jarak antara serat teratas atau terbawahdari penampang cerucuk terhadap garis netral (cm)
5 1
f T EI
(2.25)
Dimana: E = modulus elastisitas tiang (cerucuk), kg/cm2
f = koefisien dari variasi modulus tanah (dapat dicari dari Gambar 2.18) yang merupakan grafik hubungan antara f dengan unconfined compression strength (qu = 2 Cu).
I = momen inersia tiang (cerucuk), cm4
31 Gambar 2.18 Mencari Harga f untuk Berbagai Jenis Tanah
(Sumber: NAVFAC DM-7, 1971 dalam Mochtar, 2000)
32 Gambar 2.19 Grafik untuk Mencari Besar FM
(Sumber: NAVFAC DM-7, 1971 dalam Mochtar, 2000) 2.7.4. Menentukan Jumlah Cerucuk
Jumlah cerucuk yang dibutuhkan dapat diperoleh dari rumus berikut:
cerucuk R
RxP n M
1 max
(2.26)
Dimana: R = jari-jari kelongsoran (m)
33 2.8 Konsep Perencanaan Perkuatan Ground Anchor
Menurut (Ir.Suyono Sosrodarsono dan Kazuto Nakazawa, 2000) Metode penjangkaran tanah disebut juga dengan nama Alluvian Anchor, Ground Anchor atau Tieback Anchor, sesuatu yang dikembangkan di Eropa sekitar 20 tahun lampau. Dalam metode ini pengeboran dilakukan dalam tanah pondasi yang baik terdiri dari lapisan berpasir, lapisan berkerikil, lapisan berbutir halus ataupun batuan yang lapuk, serta suatu bagian yang menahan gaya tarik seperti campuran semen dengan kabel baja atau semen dengan batang baja dimasukkan ke dalam lubang hasil pengeboran tersebut, kemudian disertai suatu gaya tarik setelahnya untuk memperkuat konstruksinya. Dalam banyak hal dipergunakan untuk melawan tekanan tanah seperti turap ataupun tembok penahan tanah, lihat gambar 2.20.
(a) Jangkar tembok turap (b) jangkar tembok penahan tanah
Gambar 2.20 contoh jangkar
34 2.8.1 Perencanaan jangkar
Untuk keperluan perencanaan jangkar suatu penyelidikan tanah adalah sangat penting dan jenis lapisan tanah serta tingkat, kepadatannya perlu diselidiki benar- benar.
1. Mencari gaya tahanan dan dorong ( untuk bidang longsor berupa garis lingkaran)
Mencari yang akan dipikul oleh perkuatan ground anchor
Dalam mencari digunakan program bantu XSTABLE yang memiliki keluaran output yaitu berupa Mr dan juga SF.
Dengan menggunakan rumus : SF =
Md =
Dengan menggunakan rumus diatas didapatkan Nilai Md (Momen Dorong) yang selanjutnya akan dikalikan dengan SF rencana , dan didapakan nilai Mr .
Mr + = Md x SF rencana Maka didapatkanlah yang nantinya nilai tersebut akan dipakai sebagai nilai momen yang akan dipikul oleh perkuatan ground anchor.
Mencari nilai Tmax dari perkuatan ground anchor
T max = N tan δ (2.33)
35 Yang dimana nilai T max adalah nilai maksimum yang akan dipikul oleh anchor itu sendiri, selanjutnya nilai T max tersebut dikalikan dengan jari-jari dari bidang longsor lingkaran tersebut, maka didapatkanlah berupa nilai momen dari anchor yang nantinya dibandingkan dengan nilai
/ tan δ x R (2.34)
2.8.2 Perhitungan Panjang Grouting pada sistem perkuatan Ground Anchor
Panjang grouting ialah panjang yang akan menahan gaya stressing yang melewati garis bidang longsor.
Perhitungan panjang grouting adalah : N x SF = C x π x L x D (2.36) Dimana ,
N = kekuatan tarik jangkar C = Kekuatan Geser D = Tebal Pelat L = Panjang Grouting SF = 2,5 ( untuk permanen )
36 2.8.3 Perhitungan Daya Dukung Pelat Penahan Anchor
Perhitungan daya dukung pelat untuk menahan gaya tarik anchor adalah sebagai berikut :
Q ult = (2.37)
Dimana :
C = Kekuatan Geser q = ɣ x D
ɣ’ = Berat Volume Tanah B = Lebar Pondasi atau Pelat Nc’, Nq’, Nɣ’ = Faktor Daya Duku
2.8.4 Perhitungan Tegangan Untuk Daya dukung Pelat Penahan
Gambar 2.28 Gaya N1 anchor yang diubah kedalam gaya V dan H
( )
( )
(2.38)
37 Dimana : Qt = tegangan terjadi
V = gaya tegak lurus pelat H = gaya sejajar pelat D = tebal pelat Y = ½ x D
A = luas penampang pelat I = momen inersia pelat N1 = gaya tarik anchor
Β = sudut antara gaya tegak lurus pelat dengan gaya tarik anchor
38
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
39 BAB III
METODOLOGI
3.1. Bagan Alir
Gambar 3.1 berikut ini adalah diagram alir dalam penulisan Tugas Akhir perencanaan perkuatan lereng dan pelapisan permukaan TPA di Desa Babadan, Ngajum, Gunung Kawi, Malang
ANALISA STABILITAS PADA LERENG PENGUMPULAN DAN ANALISA DATA
- Peta topografi - Gambar cut and fill
- Data sekunder (Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan Jurusan Teknik Sipil, FTSP-ITS)
Atterberg Limits
Deep boring ( Drilling log)
Consolidation Test STUDI LITERATUR
MULAI
PERENCANAAN PELAPISAN PERMUKAAN TANAH DASAR
A B B
40
YA
TIDAK
l
MEMBANDINGKAN JENIS PERKUATAN
LERENG
KESIMPULAN DAN SARAN
SELESAI
PERENCANAAN PERKUATAN
DENGAN CERUCUK
(SF = 1,5) PERENCANAAN DESIGN
GEOMEMBRANE DAN PIPA PENGUMPUL LINDI
A
PERENCANAAN PERKUATAN DENGAN
GROUND ANCHOR (SF = 1,5) PERENCAAN
PERKUATAN DENGAN GEOTEXTILE
(SF = 1,5)
PERENCANAAN PERKUATAN PADA LERENG
B
PERENCAAN PERKUATAN DENGAN GROUND ANCHOR (SF = 1,1) Cek
SF > 1,5
41 3.2. Studi Literatur
Studi Literatur yang dimaksudkan adalah mengumpulkan materi-materi yang akan digunakan sebagai acuan dalam melakukan perencanaan. Adapun bahan studi yang nantinya digunakan dalam perencanaan adalah sebagai berikut :
1. Referensi mengenai perhitungan Stabilitas Lereng.
2. Referensi tentang pengoperasian software XSTABL.
3. Perhitungan perencanaan geomembrane untuk sistem perkuataan tanah dasar
4. Perhitungan perencanaan geotextile untuk sistem perkuatan lereng
5. Perhitungan perencanaan cerucuk untuk sistem perkuatan lereng
6. Perhitungan perencanaan ground anchor untuk sistem perkuatan lereng
7. Ringkasan yang menunjang beserta rumus-rumus yang mendukung.
3.3. Pengumpulan dan Analisa Data
Data-data yang dipakai dalam perencanaan ini adalah data sekunder yang didapat dari instansi terkait atau hasil survei dari pihak lain. Data tersebut meliputi:
1. Layout proyek
2. Layout gambar metode cut and fill 3. Data peta topografi
4. Data pengujian tanah, meliputi:
- Deep Boring (Drilling Log)
Data Drilling Log meliputi penyelidikan yang dilakukan berupa pemboran teknik yang diambil sampel tidak terganggu (undisturbed sample) pada kedalaman 4 meter, 7 meter dan 10 meter dari setiap titik lokasi bor dan juga disertai dengan uji NSPT.
42 Pengujian untuk sampel tidak terganggu yang diambil dari lapangan bertujuan untuk mengetahui sifat mekanis dan fisik tanah yang penyelidikannya dilakukan di laboratorium tanah. Berikut adalah pengujian yang dilakukan dalam tugas akhir ini : Uji sifat-sifat indeks tanah (Index Properties Test)
Berat Isi (Unit Weight)
Kadar Air (Water/Moisture Content)
Berat Jenis Tanah (Specific Gravity)
Atterberg Limit Test Uji Sifat-Sifat Mekanis Tanah
Consolidation Test
Dalam Tugas akhir ini parameter-parameter seperti berat isi (unit weight), kadar air (water/moisture content), kohesif tanah undrain (undrained shear strength) akan dimasukan ke dalam software bantu xstable bertujuan untuk menganalisa stabilitas lereng kolam TPA.
- Tes Atterberg limit
Dalam Tes Atterberg limit akan didapatkan nilai Liquid Limit (LL) dan Plastic Limit (PL) dari setiap titik lokasi (bore hole) dan juga didapatkan nilai Plasticity Index (PI) dari perbedaan antara Liquid Limit (LL) dan Plastic Limit (PL). Nilai tersebut nantinya akan diplotkan pada bagan plastisitas (grafik casagrande) pada gambar 3.2 yang akan memberikan informasi mengenai sifat dan mengidentifikasi jenis tanah.
43 Gambar 3.2 Bagan plastisitas
- Tes Konsolidasi
Tes konsolidasi bertujuan untuk mendapatkan koefisien indeks pemampatan dan pengembangan (Cc, Cs) , koefisien konsolidasi (Cv), angka pori (e) serta tekanan prakonsolidasi (pc). Dalam tugas akhir ini, sampah yang tertimbun di dalam kolam akan menyebabkan tekanan pada tanah dasar, yang dimana konsolidasi bisa terjadi dipengaruhi oleh permeabilitas, angka pori, kompresibilatas.
Parameter-paramater tersebut akan digunakan untuk menganalisa konsolidasi tanah dasar akibat dari tekanan berupa sampah.
3.4 Analisa Stabilitas Tanah dan Perhitungan
1. Perhitungan stabilitas lereng menggunakan software xstabl dengan memasukan parameter – parameter tanah
