SEJARAH PERKEMBANGAN DAN KEGUNAAN PRE-FABRICATED
VERTICAL DRAIN (PVD) SEBAGAI SALAH SATU METODE
PERBAIKAN TANAH DASAR LUNAK
Dirangkum oleh:Putu Tantri Kumalasari ST.,MT
1.
Pendahuluan
Variasi metode perbaikan tanah sudah sangat berkembang belakangan ini. Setiap metode perbaikan tersebut tentunya harus bertujuan untuk meningkatkan kekuatan dari tanah, mengurangi pemampatan yang mungkin terjadi dan mengurangi tingkat permeabilitas dari tanah. Pemilihan metode perbaikan tanah tersebut sangat tergantung dari kondisi geologis dari tanah, karakteristik dari tanah, biaya yang dikeluarkan untuk perbaikan, pengadaan bahan perbaikan tanah serta pengalaman dalam hal pelaksanaan di lapangan. Bergado dkk (1996) membagi pemilihan metode perbaikan tanah menjadi 2 kategori. Kategori pertama adalah termasuk metode untuk menggunakan material baru/material tambahan dilapangan dan pengadaan material perkuatannya. Metode ini temasuk penggunaan perkuatan tanah dengan stone column, creep piles maupun dengan stabilisasi tanah menggunakan bahan kimia. Kategori yang kedua adalah dengan proses dewatering pada tanah dengan menggunakan metode preloading yang dikombinasi dengan
vertical drains. Pada bab ini pembahasan hanya dikhususkan kepada perkembangan dan penggunaan PVD dan sedikit akan dibahas pre-loading sebagai metode perbaikan tanah lunak.
a. Sejarah perkembangan penggunaan PVD
Prefabricated vertical drain (PVD) merupakan metode perbaikan tanah lunak yang sudah selama kurang lebih 20 tahun menggantikan cara konvensional sand drain. Apabila suatu bangunan dibangun diatas tanah lunak yang mampu-mampat, maka secara otomatis akan terjadi settlement pada tanah yang akan mengganggu kestabilan dari struktur diatasnya. Waktu terjadinya pemampatan atau Time rate of settlement yang terjadi bisa jadi akan berlangsung dalam waktu yang tidak singkat dan cenderung sangat lama. Penggunaan vertical drains inilah yang akan mengurangi Time rate of settlement yang awalnya berlangsung lama menjadi jauh lebih singkat.
Aplikasi penggunaan vertical sand drains pertama kali berkembang di California pada tahun 1930an. Pada dekade yang sama, Kjellman dari Sweden memperkenalkan prototype
1983). Setelah dikembangkan bentuk prototype tersebut, kemudian berkembang beberapa tipe
prefabricated vertical drains yang terbuat dari lapisan selaput plastic dengan material yang tembus air yang berfungsi sebagai filter.
Sebelum tahun 1980an, sebagian besar perbaikan tanah lunak untuk mengatasi pemampatan yang terjadi dilakukan dengan menggunakan sand drains dan horizontal sand blankets drains untuk pengaliran air arah lateral seperti dapat dilihat pada Gambar 1. Cara ini memang sebenarnya sangat efektif namun proses pelaksanaannya sangat lama dan juga lebih mahal. Selain itu kendala lain yang terjadi adalah, terjadinya clogging (tertutupnya pori-pori pasir) oleh butiran lanau atau butiran dengan diameter yang lebih kecil dari pasir. Sehingga hal tersebut dapat menghalangi pengaliran air keluar dari masa tanah.
Sand drains yang aplikasi pemasangannya yaitu dengan memenuhi boreholes dalam tanah dengan pasir juga memiliki beberapa kelemahan. Ketika proses instalasi sand drains,
peralatan untuk melobangi suatu tanah dimasukkan kedalam tanah sehingga dapat menyebabkan terjadinya displacement baik pada sisi vertical maupun horizontal. Beberapa kesulitan dan kerugian dari penggunaan sand drains dirangkum oleh Yeung (1997) adalah sebagai berikut:
o Pasir yang digunakan sebagai material sand drains adalah pasir yang sesuai dengan ketentuan yang mungkin saja akan susah diperoleh di lapangan atau sekitar pelaksanaan proyek.
o Pengaliran air bisa menjadi tidak sesuai dengan yang diinginkan karena proses instalasi yang kurang baik.
o Selama memasukkan material pasir kedalam tanah kemungkinan terjadinya colaps pada lubang adalah sangat besar.
o Diameter sand drain yang tidak sesuai dengan perhitungan awal karena tanah yang sangat lunak menyebabkan pasir merembet melebihi diameter yang ditentukan akan menyebabkan pembengkakan biaya.
o Kondisi tanah disekitar sand drain akan terganggu dan mungkin dapat menyebabkan berkurangnya nilai permeability dalam tanah sehingga air tidak dapat mengalir dengan baik.
Gambar 1. Sand drains dan Horisontal blanket drain
Pada awal tahun 1980, prefabricated plastic vertical drains mulai berkembang dan digunakan sebagai pengganti penggunaan sand drain. Pelaksanaan pemasangan plastic drains
ini berlangsung jauh lebih singkat dibanding dengan sand drain dan tentunya relatif lebih murah. Horisontal blanket drains masih digunakan untuk mengalirkan air arah lateral. Pada akhir tahun 1980 kemudian prefabricated drain yang pada saat itu lebih dikenal dengan nama
strip drains mulai berkembang dan banyak digunakan (Gambar 2). Jenis drain ini sama dengan vertical drains tetapi memiliki kemampuan pengaliran yang lebih tinggi dan memiliki
compressive strengths yang lebih tinggi. Pada tahun 1987, strips drains digunakan bersamaan dengan penggunaan horizontal blanket drains di lapangan yaitu tepatnya di Jacksonville, Florida. Lalu kemudian penggunaan metode ini berkembang di Massachusetts dan beberapa negara lainnya (Gambar 3.).
Gambar 3. Proses pemasangan strip drains dan horizontal sand drains di Massachusetts
Strip drains memiliki 3 kelebihan jika dibandingkan dengan penggunaan sand drains. Kelebihan-kelebihannya yaitu :
o Strip drains lebih murah jika dibandingkan dengan sand drains.
Perbandingannya adalah, bisa 1 truk mampu mengangkut strip drain tipe 12” (300
mm) sebanyak 18000 feet panjang drain (5500 meter) untuk dipasang di lapangan maka jumlah tersebut sebanding dengan 800 truk pasir jika menggunakan sand drain.
o Pemasangan strips drain jauh lebih cepat dan tanpa menggunakan banyak pekerja maupun peralatan.
Pemasangan strip drains dapat dilaksanakan hanya dengan 3 orang pekerja dan perlengkapan pemasangannya. Proses pemasangannyapun bisa berlangsung dengan sangat cepat sehingga dapat mengurangi waktu pelaksanaan dan consolidasi dapat berlangsung lebih awal.
o Pengaliran air yang terjadi jauh lebih baik dan lebih terkontrol dibandingkan dengan
sand dains. Selain itu, kemungkinan terjadinya clogging lebih bisa diantisipasi.
Strip drains dapat melakukan 10 kali kapasitas pengaliran pada 36” (1 meter) dari
sand blanket. Peningkatan muka air tanah hanya terjadi sebesar 1” (25 mm) pada
aliran yang besar jika menggunakan strip drains sedangkan akan terjadi sebesar 36”
(1 meter) jika menggunakan sand blanket. Nilai compressive strength yang tinggi pada
b. Penggunaan PVD dilapangan
PVD berupa suatu plastic bergerigi pipih (yang biasa disebut core atau drain core) memanjang yang diselimuti membrane (yang biasa disebut drain jacket/filter jacket) yang berfungsi sebagai filter yang biasanya dikirim ke lapangan berupa gulungan yang memiliki lebar 100 mm dengan ketebalan yang bervariasi antara 2- 5 mm (Gambar 4 dan 5). Sebagian besar PVD biasanya terdiri dari selaput synthetic drainage yang bersifat non-woven atau geotextile yang berfungsi sebagai filter. PVD dipasang secara vertical pada lapisan tanah dengan menggunakan sebuah mesin pemasang PVD dengan jarak yang bervariasi antara 1
– 5 meter. panjang dari PVD yang terpasang didalam tanah bervariasi tergantung pada jenis tanahnya serta kedalaman tanah lunak.
Gambar 4. Gulungan-gulungan PVD di lapangan.
Gambar 5. Prefabricated vertical drain yang ada di pasaran dengan beragam bentuk dan ukuran.
PVD memiliki lapisan core (yang terletak dibagian dalam) dan Filter jacket yang memiliki fungsi masing-masing yaitu:
Fungsi dari drain jacket:
o Sebagai filter untuk membatasi masuknya butiran-butiran tanah halus yang akan menghalangi jalannya pengaliran air.
o Sebagai permukaan exterior yang melindungi bagian drain core yang juga berfungsi sebagai jalannya aliran.
o Mencegah terjadinya penutupan jalannya pengaliran air internal ketika terjadi tekanan tanah arah horizontal.
Fungsi dari Drain core :
o Berfungsi sebagai jalannya aliran
o Berfungsi untuk mensupport keberadaan filterjacket.
o Sifatnya yang kaku memberikan kekuatan terhadap tekanan horizontal dan aliran.
Banyak sekali terdapat informasi tentang metode pemasangan dan jenis-jenis PVD yang sudah pernah sukses dilakukan di seluruh dunia. Metode pendesainan untuk mengetahui waktu terjadinya konsolidasi versus jarak pemasangan PVD termasuk kemampuan PVD untuk mengalirkan air dapat dilihat pada beberapa literature dan hasil penelitian yang sudah pernah dilakukan. Hansbo (1979) pernah mengembangkan hubungan antara jarak pemasangan sebagai fungsi dari waktu konsolidasi yang akan dibahas pada bab berikutnya. Holtz dkk (1991) juga pernah memplublikasikan tentang petunjuk perhitungan
flow rate capacity dari PVD dengan berbagai macam kondisi. Penelitian tentang perubahan kekuatan PVD pada saat pemasangan, selama pemasangan dan setelah dipasang di lapangan juga pernah di teliti oleh Viskamp dkk (1998). Dengan semakin berkembangnya penggunaan PVD dilapangan tentunya semakin banyak penelitian-penelitian yang dilakukan.
c. Sifat-sifat dari filter pada PVD
Pada dasarnya, material yang digunakan pada vertical drain baik sand drain maupun PVD harus memiliki kualitas yang baik sehingga dapat berfungsi baik dalam mengalirkan air pori keluar dari masa tanah. Selain itu, filter jacket harus dapat menahan butiran-butiran kecil dari tanah yang dibawa oleh air supaya tidak menghambat jalannya air. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Hansbo (1979,1994), filter yang digunakan dalam PVD harus memiliki syarat-syarat sebagai berikut :
o Nilai permeability dari filter tersebut harus memiliki nilai yang sesuai sehingga tidak mempengaruhi nilai discharge capacity dari system drain tersebut.
o Nilai permeabilitas dari filter harus memiliki nilai yang cukup rendah untuk menahan partikel butiran tanah yang halus. Karena, jika tidak, butiran tanah tersebut dapat masuk kedalam core melewati filter dan dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan pengaliran air.
o Filter harus cukup kuat untuk menahan tekanan tanah lateral yang besar sehingga tidak terdorong mendekat core sehingga akan menutupi jalannya aliran air.
o Filter harus cukup kuat sehingga tidak mengalami fatiq/lelah ataupun kerusakan selama dilakukan pemasangan.
Ilustrasi fungsi dari filter dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Fungsi filter pada PVD
Untuk mendapatkan kualitas filter yang sesuai, criteria desain filter yang harus dipenuhi adalah sesuai dengan beberapa kondisi berikut ini.
o Soil retention ability.
Kriteria pertama yang harus dipenuhi adalah ukuran pori dari filter tersebut harus cukup kecil untuk menghindari masuknya butiran-butiran tanah melalui filter yang nantinya dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan. Tetapi, pori-pori filter tersebut tidak diperbolehkan terlalu kecil karena akan mengurangi nilai permeabilitas dari filter tersebut yang dapat menyebabkan aliran air yang memasuki core berjalan lambat. Criteria ukuran filter berdasarkan rekomendasi Chu dkk (2004) adalah sebagai berkut :
(1)
dan
(2)
dimana :
O95 adalah ukuran dari filter
O95 0.075 mm (adalah ukuran yang biasanya digunakan) O50 adalah ukuran dimana lebih besar dari 50% ukuran pori kain.
D85 adalah diameter partikel dimana 85% partikel tanah adalah lebih kecil
o Permeabilitas
Kriteria kedua adalah nilai permeabilitas dari filter harus cukup besar, lebih besar dibandingkan dengan nilai permeabilitas dari tanah. tanah yang distabilisasi dengan PVD biasanya memiliki nilai permeabilitas yang sangat kecil, sehingga perbandingan nilai permeabilitas filter dengan tanah harus cukup sesuai. Berdasarkan hasil penelitian Chu dll (2004) nilai permeabilitasnya adalah sebagai berikut :
(3)
dimana, kf adalah nilai permabilitas dari filter dan ks adalah nilai permeabilitas dari
tanah.
o Sifat mekanis dari filter dan core
PVD harus cukup kuat untuk menopang tegangan tarik yang akan terjadi selama proses instalasi. Tegangan tarik tersebut, kemungkinan berasal dari berat drain itu sendiri maupun gesekan yang terjadi antara drain dan peralatan pemasangan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Kremer dkk (1983), tegangan tarik maksimum terjadi disebabkan oleh pergerakan mandrel pada saat proses pemasangan dan pada awal proses penetrasi atau ketika terjadi perlambatan disebabkan oleh hambatan-hambatan yang terjadi pada akibat lapisan tanah. itu berarti bahwa core, tegangan dari filter, kekuatan dari seluruh lapisan PVD maupun PVD perlapisan perlu diperhatikan baik dalam kondisi basah maupun kondisi kering.
PVD dimasukkan kedalam tanah melalui rotating drum (alat untuk memasukkan PVD yang masuk berupa gulungan) sesuai dengan panjang yang diinginkan dengan melalui proses penetrasi Mandrel. Drain yang dimasukkan kedalam tanah itu harus kuat untuk menahan tegangan tarik dan tegangan-tegangan lain yang terjadi dalam tanah selama proses pemasangan. Apabila peralatan yang digunakan adalah peralatan dengan system getar, maka drain yang dipasang tersebut haruslah kuat menahan beban getar yang terjadi.
Rekomendasi tegangan tarik pada drain dilakukan oleh Kremer dkk (1983) yang sesuai dengan test yang dilakukan pada material PVD baru dengan panjang 350 mm adalah sebagai berikut:
o Tegangan tarik longitudinal (longitudinal tensile strength) pada setiap komponen drain memiliki nilai paling tidak 0.5 kN.
o Regangan longitudinal pada saat runtuh adalah 2% tetapi 10%.
Kriteria beban tarik 0,5 kN dan regangan ε = 2% didasarkan pada perkiraan kekuatan tarik dan regangan di saluran pembuangan yang mungkin terjadi selama prosedur
instalasi. Regangan horisontal maksimum ε = 10% diperlukan untuk membatasi deformasi yang terjadi pada drain selama instalasi. Deformasi besar dapat menyebabkan penurunan yang tidak diinginkan dalam lebar atau ketebalan dari drain yang dipasang. Hasil penelitian dan penerapan penggunaan PVD dilapangan akan dijelaskan dalam bab lebih lanjut.
2.
Penggunaan PVD.
Apabila nilai permeabilitas yang mempengaruhi kemampuan air untuk mengalir melalui pori-pori tanah sangat rendah akan menyebabkan waktu terjadinya konsolidasi khususnya pada tanah lempung lunak akan berlangsung sangat lama bahkan bisa sampai puluhan hingga ratusan tahun. Untuk mempercepat waktu terjadinya konsolidasi maka digunakanlah PVD yang biasanya dikombinasikan dengan pre-loading ataupun timbunan diatasnya seperti terlihat pada Gambar 7.
Vertical drains merupakan suatu saluran drainase buatan yang dimasukkan/ dipasang didalam tanah lunak. Sehingga dengan dipasangnya saluran tersebut, air yang mengalir keluar dari masa tanah akibat adanya pre-loading akan bergerak lebih cepat kearah horisontal yaitu menuju PVD yang dipasang. Hal tersebut disebabkan oleh pergerakan horisontal aliran air pada tanah lempung lebih cepat dibandingkan aliran air arah vertical. Maka setelah air pori mengalir secara horisontal ke vertical drain yang terpasang, air pori tersebut akan lebih mudah mengalir secara vertical melalui PVD yang terpasang.
Hal tersebut menunjukan bahwa dengan dipasangkan vertical drain akan membantu mengurangi jarak pengaliran air pori keluar dari masa tanah. Dengan keluarnya air pori dari masa tanah tersebut, maka tanah akan semakin memampat dan dengan lebih cepatnya proses pemampatan maka keretakan struktur akibat pemampatan yang belum selesai seluruhnya akan dapat terhindarkan.
Sehingga, apabila dirangkum, tujuan penggunaan PVD apabila dikombinasikan dengan pre-loading adalah :
o Untuk mengurangi waktu terjadinya konsolidasi khususnya konsolidasi primer yang disebabkan oleh beban diatasnya (pre-loading)
o Untuk meningkatkan kekuatan dari tanah lunak yang disebabkan oleh pemampatan yang sudah selesai terjadi.
Gambar 7. Kombinasi pemasangan PVD dengan pre-loading
Penggunaan PVD dilapangan untuk mempercepat selesainya konsolidasi dapat dilakukan hampir disegala kondisi yang sering terjadi dilapangan. Penggunaan PVD dapat dilakukan pada tanah yang : (1) bersifat sangat mudah memampat apabila dikenai beban statis diatasnya. (2) Waktu pemampatannya sangat lambat disebabkan oleh rendahnya nilai
permeability pada tanah dan jarak tempuh pengaliran air pori keluar dari masa tanah terlampau jauh. Tanah dengan ciri-ciri tersebut biasanya tergolong jenis tanah kohesif, tanah yang berbutir halus baik organic dan non-organik. Selain itu terdapat juga beberapa koefisien-koefisien yang dapat mempengaruhi kemampuan PVD dilapangan.
2.1 Faktor yang mempengaruhi efisiensi pengaliran
Koefisien yang dianggap paling berpengaruh terhadap nilai rate of consolidation
dengan perkuatan PVD adalah koefisien konsolidasi radial dari tanah. Selama ini belum banyak penelitian yang membahas tentang metode pengetesan dilaboratorium untuk menyetahui parameter ini dan membandingkannya dengan kondisi sebenarnya di lapangan. Chai dan Miura (1999) telah melakukan penelitian untuk mengetahui factor lain yang mempengaruhi performance dari PVD. Pengaruh dari vertical drain pada tanah dasar adalah : (1) Jarak pemasangan PVD dan diameter ekivalennya. (2) Gaya penahan yang baik dari tanah (discharge capacity). (3) Efek Smear. (4). Drainage boundary condition.
Hasil dari penelitian Chai dan Miura (1999) menyimpulkan bahwa, discharge capacity
dari pengaliran adalah salah satu unsur yang paling berpengaruh terhadap performance dari
2 hingga 3 kali diameter ekivalen dari mandrel (dm). Apabila tidak ada pengetesan
sebelumnya di laboratorium nilai ds = 3 dm dapat digunakan.
Hal mendasar yang dapat dilihat dari pemasangan PVD adalah, semakin besar diameter ekivalent dari PVD semakin kecil kemampuan drain tersebut. Semakin kecil efek
smear yang terjadi semakin efektif vertical drains tersebut. Efek dari pemasangan PVD pada nilai rate of consolidation yang diaplikasikan pada tanah lunak dapat dihitung dengan metode analisa yang dikembangkan oleh Hansbo (1981).
a. Diameter ekivalen pengaliran
Teori konvensional tentang konsolidasi dengan menggunakan vertical drains
mengasumsikan bahwa bentuk dari vertical drain adalah lingkaran jika dilihat dari bentuk nyatanya (sand drains column). Sejak berkembangnya PVD yang berbentuk persegi yang pipih, bentuk yang persegi tersebut kemudian di konversi menjadi berbentuk lingkaran dengan memiliki diameter ekivalen. Pemahaman tentang diameter ekivalen ini sama dengan teori kapasitas pengaliran air arah radial pada PVD. Perhitungan nilai diameter ekivalen (dw) dari PVD pertama kali diteliti dan kemudian menghasilkan suatu rumusan oleh Hansbo
(1979). Berdasar penelitian tersebut, nilai diameter ekivalen PVD adalah dipengaruhi oleh nilai a yaitu lebar PVD dan b yaitu ketebalan PVD (Gambar 8). Rumusannya adalah sebagai berikut:
(4)
Gambar 8. Lebar dan ketebalan PVD
(5)
b. Discharge capacity (Kapasitas pengaliran)
Tujuan penggunaan prefabricated vertical drains adalah untuk membebaskan excess pore water pressure dan membebaskan air dari dalam pori tanah. Semakin besar nilai discharge capacity pada vertical drains maka akan semakin baik performance dari PVD. Nilai dari
discharge capacity adalah digunakan untuk menganalisa factor resisten aliran. Namun, nilai resisten yang baik tidak ada hubungannya dengan jarak pengaliran dan gangguan yang terjadi (smear effect). Apabila air sudah masuk kedalam system aliran dalam PVD, akan masih memungkinkan terjadinya perubahan jumlah aliran menjadi lebih sedikit karena berbagai sebab. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai discharge capacity menurut Bergado dkk (1996) adalah :
o Tekanan tanah arah Lateral
Dengan meningkatnya nilai tegangan lateral tanah, jarak filter akan menjadi lebih dekat dengan core, setelah itu akan mengurangi nilai discharge capacity disebabkan oleh berkurangnya area yang dapat dialiri oleh air.
o Pemampatan yang besar
Selama terjadinya konsolidasi, tanah akan mengalami pemampatan yang relative besar. Hal tersebut menyebabkan PVD akan memampat juga bersamaan dengan memampatnya tanah sehingga dapat menyebabkan terjadinya lipatan-lipatan pada PVD seperti yang terlihat pada Gambar 9.
o Tersumbatnya saluran
Selama proses pengaliran air menuju ke PVD, air tersebut tentunya akan membawa butiran-butiran pasir halus dan menempel pada filter. Menempelnya butiran-butiran halus tersebut dapat menyebabkan terjadi penyumbatan.
o Waktu
Nilai discharge capacity akan berkurang berdasarkan usia. Apabila PVD sudah tertanam didalam tanah dalam waktu yang relative lama, kemampuan untuk mengalirkan air akan berkurang karena factor biologis maupun kimia yang mungkin terjadi.
o Gradien Hydraulic.
Gambar 9. Lipatan-lipatan PVD yang mungkin terjadi bersamaan dengan pemampatan tanah.
c. Smear effect
Proses pemasangan PVD dengan memasukkan mandrel kedalam tanah dapat menyebabkan terganggunya struktur tanah. Oleh karena itu, zona smear (zona kerusakan tanah akibat tekanan oleh mandrel) dapat mengakibatkan berkurangnya permeability pada tanah dan meningkatnya kemampatan pada tanah. Pada beberapa kondisi tanah, lapisan dengan butiran halus akan mengalami ketergangguan dan kerusakan pada area tertentu dan akan melebar pada lapisan-lapisan berikutnya (Barron, 1948). Zona smear menciptakan perkuatan tambahan yang harus diatasi oleh kelebihan air. Hal ini nantinya akan menghambat laju konsolidasi.
Gambar 10. Efek smear (Hansbo, 1994)
Besarnya area yang terganggu akibat pemasangan mandrel tersebut adalah bergantung dari beberapa factor antara lain :
o Prosedur pemasangan.
Berbagai korelasi hubungan dilakukan untuk memperoleh ukuran dari zona smear. Untuk tujuan pendesainan, Jamiolkowski dan Lancelotta (1981) menyatakan bahwa diameter dari zona smear (ds) dan area cross section pada mandrel memiliki hubungan sebagai
berikut :
(6)
Dimana dm adalah diameter lingkaran yang nilainya sama dengan panjang
cross-section pada mandrel atau nilai cross-section area pada ujung anchor yang mana nilai tersebut akan lebih besar. Hasil pengetesan dari Akagi (1979) dan Hansbo (1987) menghasilkan rumusan yang lebih sederhana untuk perhitungan zona smear. Rumusan tersebut adalah :
(7)
Hasil penelitian lain yang dilakukan oleh Indraratna dan Redana (1998) menunjukkan bahwa diameter dari zona smear adalah 3-4 kali lebih besar dari pada panjang pengaliran dan ratio dari nilai ds/dm adalah antara 4-5. Ilustrasi ukuran dapat dilihat pada
Gambar 11. Zona terganggu di sekitar mandrel (Bergado dkk, 1996)
Efek dari overlapping zona smear juga pernah diteliti oleh Walker dan Indraratna (2007). Berdasarkan hasil penelitiannya menyatakan bahwa dua zona smear akan berinteraksi satu sama lain apabila parameter spasi adalah lebih kecil dari pada parameter (s) dari zona smear yang terjadi. Ilustrasi kondisi tersebut dapat dilihat pada Gambar 12.
o Struktur tanah
Pada tanah yang bersifat anisotropy, rasio nilai permiability horisontal terhadap vertical (kh/kv) adalah sangat tinggi. Ratio tersebut akan terjadi pada area yang terganggu. Ratio antara permeabilitas horisontal terhadap vertical juga pernah diteliti oleh Indraratna dan Redana (1998), Sathananthan dan Indraratna (2006), dan Walker dan Indraratna (2006). Hasil yang diperoleh dari hasil penelitian Indraratna dan Redana adalah, nilai koefisien permeabilitas horisontal akan menjadi lebih kecil tergantung pengalirannya tetapi nilai koefisien permeabilitas vertical tetap hampir tidak berubah.
Rasio nilai kh/kv pada area diluar zona smear adalah mendekati nilai 2 sedangkan yang berada pada zona smear nilai rata-ratanya adalah 1.15. Hasil penelitian Indraratna dan Redana dapat dilihat pada Gambar 13. Sedangkan hasil penelitian yang dilakukan Sathananthan dan Indraratna (2006) menyatakan bahwa lateral permeability pada zona smear
adalah 61% - 92% dari lateral permeability diluar zona smear. Hasil tersebut sama dengan hasil penelitian yang sudah pernah dilakukan oleh Hansbo (1987) dan Bergado dkk (1991). Hasil penelitian Sathananthan dan Indraratna (2006) dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 13. Permeabilitas horisontal (kiri (a)); Permeabilitas vertical (kiri (b)) ; rasio kh/kv sepanjang jarak radial dari pusat aliran. (Indraratna dan Redana (1998))
d. Drained boundary condition
Boundary condition sangat mempengaruhi performance dari PVD karena berpengaruh terhadap kondisi pemampatan dari tanah dasar tersebut. Kondisi pemampatan tanah tersebut tergantung kepada lapisan tanah di bagian dalam, pengaliran air kearah vertical maupun horisontal, seberapa banyak lapisan pasir yang bersifat mengalirkan air. Pemodelan untuk kondisi pengaliran air tanah dilakukan oleh Chai dan Miura (1999) yang menyesuaikan beberapa penelitian yang sudah ada seperti penelitian tentang sifat-sifat lapisan lempung oleh Roscoe dan Burland (1968), parameter dari lapisan tanah lempung untuk pengetesan konsolidasi dan pengetesan triaxial pada sampel undisturb yang dilakukan oleh Bergado dkk (1996). Drainae boundary condition tidak banyak dipaparkan dalam bab ini dan akan dijelaskan aplikasinya dalam pemodelan desain pada bab berikutnya.
2.2 Area yang terpengaruh oleh vertical drain
Terdapat 2 macam pola pemasangan PVD yaitu pola segi empat dan pola segitiga seperti Gambar 15. Zona yang terpengaruh oleh drain (R) nilainya bervariasi tergantung kepada jarak pemasangan drain. Rumusan perhitungan nilai R adalah :
R = 0.546 S ( untuk PVD yang dipasang dengan pola persegi) R = 0.525 S ( untuk PVD yang dipasang dengan pola segi-tiga)
Pola segi empat awalnya dianggap lebih sesuai untuk dilakukan dilapangan. Tetapi, pola segitiga lebih sering dipilih dilapangan karena area pengaliran airnya lebih mencakup hampir semua area yang dipasang PVD. Selain itu, menurut Holtz dkk (1991) pemasangan PVD dengan pola segi tiga dianggap menghasilkan pemampatan yang seragam dibandingkan dengan pola segiempat.
Diemater zona yang terpengaruh oleh drain atau biasa disebut diameter ekivalen bisa juga dihitung berdasarkan rumusan sebagai berikut :
D = 1.13 S (untuk pola susunan bujur sangkar) D = 1.05 S ( untuk pola susunan segitiga)
Rumusan perhitungan diameter inilah yang biasanya digunakan dalam pendesaian perkuatan tanah dengan PVD.
2.3 Teknik Pre-loading
Preloading secara garis besar adalah proses pemampatan suatu tanah dibawah beban vertical yang diberikan sebelum konstruksi akhir yang sebenarnya. Dua macam teknik
preloading biasanya dilakukan dengan cara konvensional yaitu dengan memberikan beban timbunan diatasnya dan dengan metode vacuum preloading.
a. Pemberian beban timbunan.
Metode ini adalah dianggap metode pre-loading yang paling sederhana. Ketika beban diletakkan diatas masa tanah, maka akan terjadi proses keluarnya air dari pori-pori tanah. Apabila tanah tersebut bukan merupakan jenis tanah yang mudah memampat, tegangan air pori akan berkurang secara perlahan karena air pori hanya dapat mengalir dengan kecepatan yang sangat lambat dengan arah pengaliran vertical. Apabila kondisi dilapangan seperti itu, maka preloading dilakukan secara bertahap. Prinsip dari preloading dapat dilihat pada Gambar 16. Apabila beban sementara melebihi beban akhir, maka beban tersebut dapat diasumsikan sebagai beban surcharge atau beban jalan.
Gambar 16. Preloading pada lapisan tanah lunak.
bahkan tidak terjadi sama sekali (lihat Gambar 17). Kondisi tersebut disebabkan oleh penggunaan beban surcharge yang lebih besar dari pada beban kerja diatasnya yang dapat menyebabkan tanah bersifat overconsolidated dan nilai secondary compression pada tanah yang bersifat overconsolidated adalah lebih kecil dibandingankan dengan tanah yang bersifat
Normally consolidated. Hal tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Chu dkk (2004).
Metode untuk mendesain tinggi pembebanan yang berhubungan dengan engineering judgement oleh perencana dilakukan dengan prosedur “artificial aging” yang dikembangkan
oleh Bjerrum (1972). Penelitian tersebut menitik beratkan pada metode untuk menggunakan desain pre-loading dengan konsep “artificial ageing” yang sudah pernah dilakukan pada
beberapa proyek. Konsep ini berhubungan dengan prinsip rangkak (creep), target nilai degree of primary consolidation untuk pre-loading dan besarnya pemampatan yang diinginkan. Penjelasan lebih lanjut tentang metode tersebut tidak dijelaskan dalam makalah ini.
Gambar 17. Hasil pemampatan tanah yang disebabkan oleh preloading
isotropic ini akan menyebabkan terjadinya settlement dan lateral displacement arah dalam yang dapat mengakibatkan terjadinya retak pada area yang diperbaiki (Yan dkk, 2003; Chai dkk, 2005).
Gambar 18. Deformasi lateral pada tanah dasar (Chai dkk, 2005)
b. Vacuum Pre-loading
Pada kondisi-kondisi tertentu, pembebanan berupa pemberian timbunan diatas tanah lunak tidak dapat dilakukan. Hal tersebut disebabkan oleh kondisi tanah dasar yang sangat lunak sehingga tidak memungkinkan untuk diberikan beban timbunan walau dengan tinggi yang tidak seberapa tinggi sekalipun. Untuk itu system pre-loading yang digunakan adalah bukan system konvensional seperti yang dijelaskan diatas, melainkan menggunakan metode
vacuum pre-loading.
Prinsip penggunaan vacuum pre-loading pada tanah lempung lunak pertama kali diperkenalkan oleh W.Kjellman dari Swedish Geotechnical Institute pada awal tahun 1950an (Kjellman,1952). Apabila proses vacuum dilakukan terhadap suatu massa tanah, maka akan menghasilkan nilai negative excess pore water pressure. Ketika nilai tegangan total pada tanah tetap tidak berubah, nilai negative pore pressure yang terjadi pada saat nilai tegangan efektif meningkat tersebut akan menyebabkan terjadinya konsolidasi.
Walaupun prinsip penggunaan system vacuum preloading sudah dijelaskan dengan sistematis (Holtz, 1975), metode itu tidak berkembang secara luas ketika itu hingga awal tahun 1980an. Hal tersebut disebabkan oleh tingginya biaya pelaksanaan vacuum preloading
penggunaan metode vacuum pre-loading ini walaupun di negara-negara berkembang sekalipun. Metode ini cocok diaplikasikan pada tanah lunak yang mampu mampat, tanah lunak dengan talud yang curam dan area luas yang memiliki akses dengan power supply
untuk instalasi vacuum pre-loading.
Penggunaan vacuum pre-loading kemudian berkembang pesat dan semakin banyak digunakan dilapangan. Beberapa contoh penggunaan metode ini dilapangan adalah pembangunan Philadelphia International Airport, USA; Tianjin port, China; North South Expressway, Malaysia; Reclamation world di Singapore dan Hong kong, China; Suvarnabhuni second Bangkok International Airport, Thailand ; Balina Bypass New South Wales and Port of Brisbane, Queendsland di Australia dan beberapa proyek pembangunan lainya (Holtan,1965; Choa, 1990; Jacob dkk 1994; Bergado dkk, 2001; Chu dkk, 200 ; Yan dan Chu, 2003).
Skema penggunaan vacuum preloading dapat dilihat pada Gambar 19. Lantai kerja dari metode ini adalah berupa lapisan pasir sebagai horizontal drain yang tersambung dengan vertical drain. Lapisan geomembran yang flexible digunakan untuk melapisi semua area tanah yang akan di vacuum dan disambung hingga ke saluran di sisi area pemvacuuman. Sistem pipa untuk proses vacuum ditempatkan diantara lapisan-lapisan tersebut sebagai mengumpul air. Peralatan vacuum untuk tanah dan peralatan pompa air dan udara disambungkan ke system pipa yang sudah terpasang dilapisan tanah. Tanah yang akan di vacuum harus terlapisi sempurna oleh membrane dan terisolasi dari udara luar untuk menghindari hilangnya kekuatan vacuum. Geomembran harus dicek secara teliti untuk menghindari adanya lubang atau robek. Untuk memperoleh kekuatan vacuum yang sesuai dengan yang diharapkan, membrane perlu dilapisi oleh air yang juga berfungsi untuk menghindari kerusakan akibat usia pada membrane dan mengurangi kerusakan akibat pekerjaan diatasnya yang mungkin terjadi. Apabila tekanan preloading yang diinginkan ternyata lebih besar dari pada kapasitas pompa vacuum, maka perlu ditambahkan beban timbunan untuk menambah beban vacuum tersebut sehingga sesuai dengan kebutuhan. Timbunan tersebut harus bebas dari adanya batuan ataupun benda-benda tajam yang dapat merusak membrane.
terhadap nilai kekuatan rata-rata dari vacuum untuk mengatasi kegagalan akibat daya dukung yang disebabkan oleh tekanan pada vacuum karena meningkatnya nilai tegangan efektif pada tanah.
Gambar 19. Skema metode Vacuum preloading (Shang dkk, 1998)
Selain metode vacuum pre-loading yang dijelaskan diatas, juga terdapat system vacuum pre-loading yang sedikit divariasi dan diberi tambahan peralatan vacuum modern. Sistem ini perkembang setelah dilakukan penelitian oleh Masse dkk (2001) seperti yang terlihat pada Gambar 20. Metode ini pada dasarnya memiliki prinsip sama dengan system yang berkembang sebelumnya, tetapi peralatan yang digunakan agak sedikit berbeda. Peralatan ini terdiri dari system vertical drains dengan lapisan drainase diatasnya (lapisan pasir). Lapisan pasir tersebut ditutupi oleh lapisan yang kedap air. Horisontal drains dipasang pada lapisan drainase dan berhubungan langsung dengan pompa vacuum. Untuk menjaga kelembaban udara, membrane kedap air itu ditempatkan pada dasar dari saluran yang diisi penuh dengan Bentonite. Tegangan negative akan terjadi pada lapisan drainase tersebut akibat proses pemompaan vacuum. Tegangan negative tersebut akan menghasilkan negative pore water pressure, yang disebabkan oleh meningkatnya nilai tegangan efektif pada tanah sehingga dapat mengebabkan terjadinya konsolidasi pada tanah.
Gambar 20. Sistem Vacuum pre-loading (Masse dkk, 2001)
Keuntungan lain dari penggunaan metode ini adalah consolidasi secara isotropic dapat mengurangi resiko terjadinya keruntuhan akibat beban konstruksi diatasnya. Selain itu, resiko terjadinya keruntuhan pada talud juga bisa dihindari dengan melalukan control terhadap pemampatan (Masse dkk, 2001). Ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan jika menggunakan metode ini (Masse, 2001), yaitu :
o Untuk menjaga keefektifan pengaliran di bawah membrane, perlu dilakukan mengecekan dan pengaturan kadar air serta udara selama proses pemompaan.
o Menjaga kondisi jenuh air pada tanah dibawah lapisan membrane. o Menjaga vacuum tetap pada level yang efektif.
o Menjaga agar tidak terjadi kebocoran sama sekali peralatan vacuum maupun pada membrane pelapis.
o Memperkuat dan melapisi system pada saluran disisi area yang akan di vacuum preloading.
o Mengurangi adanya pengaliran horizontal kearah area yang di vacuum. c. Prinsip Pre-loading.
Ilustrasi skematis tegangan vertical yang terjadi akibat beban vacuum yang dilakukan pada tanah (diasumsikan kekuatan vacuum adalah 100% efisien) dibandingkan dengan kondisi initial dan pembebanan konvensional dapat dilihat pada Gambar 21.
kepada nilai tegangan efektif, sehingga tekanan atmosfir dapat ditiadakan dalam perhitungan. Sehingga rumusan perhitungan tegangan efektif adalah :
(8)
Dimana :
’ = Tegangan vertical efektif
= Tegangan total
u = Tegangan air pori tanah Pa = Tekanan atmosfir = Berat volum tanah
w = Berat volum air
h = Ketebalan lapisan tanah
Gambar 21. Profil tegangan vertical (a) Pada kondisi yang sebenarnya dilapangan , (b) Convensional surcharge (c) Pembebanan vacuum (Elgamal dan Adalter (1996))
pada saat proses vacuum. Penjelasan mengenai kondisi reologi tanah pada saat proses preloading dapat dilihat pada T. Stapelfeldt, Preloading and vertical drains. (page 5).
2.4 Jenis-jenis Vertical Drain
Tabel 1. Jenis-jenis vertical drain.
Tipe Drain Metode pemasangan Diameter drain (m)
Vertical drains dapat digunakan pada kondisi tanah yang memiliki nilai permeability yang rendah dan secara siknifikan dapat meningkatkan nilai rate of consolidation. PVD terbuat dari lapisan plastic yang flexible yang dilapisi oleh lapisan filter yang dapat dipasang hingga kedalaman 50 meter. Proses pemasangan PVD dilapangan adalah sebagai berikut :
Gambar 22. PVD dikaitkan ke plat baja.
o PVD dipasang dengan menekan mandrel baja yang sudah dikaitkan dengan PVD. Mandrel didorong masuk kedalam tanah dengan menggunakan alat excavator.
o Setelah PVD mencapai kedalaman yang diinginkan atau alat sudah menemui lapisan keras, mandrel kemudian dilepas dan ditarik keatas tanah. Sementara itu, PVD dan plat pengait dari baja tetap dibiarkan didalam tanah. Setelah mandrel telah sepenuhnya keluar dari lapisan tanah, sisa PVD tersebut dipotong 15-20 cm dari permukaan tanah lantai kerja.
o Untuk dapat mendorong mandrel kedalam tanah, nilai resisten pada tanah (tanah di lantai kerja yang biasanya padat atau dilapisi geotextile) harus tidak melebihi 5 Mpa. Apabila lapisan tanah dipermukaan adalah merupakan jenis tanah sangat kuat, untuk memasukan mandrel ke dalam tanah diperlukan system getar, hammer maupun system drilling.
Ilustrasi proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 23 dan 24
Gambar 24. Pemasangan PVD dilapangan (Menard)
4.
Hipotesa perhitungan vertical drain.
Sistem drainase vertical sangat efektif untuk mempercepat konsolidasi dari tanah yang mudah memampat (lempung dan Lanau) sehingga memperpendek waktu pelaksanaan. System vertical drain ini telah dijelaskan secara detail oleh Barron (1948) berdasarkan teori pengaliran air vertical pada pasir yang menggunakan asumsi teori Terzaghi tentang konsolidasi linier satu dimensi. Selain itu, Hansbo (1979,1981) juga melakukan penelitian tentang rumusan perhitungan vertical drain berdasarkan hipotesa regangan dengan menggunakan zona smear dan well resistance sebagai pertimbangan perhitungan. Teori Hansbo tersebut mendekati teori Barron, tetapi lebih disederhanakan dengan memasukkan dimensi fisik dan karakteristik PVD.
a. Hipotesa perhitungan nilai tegangan vertical (Barron, 1948)
Barron mengembangkan rumusan perhitungan konsolidasi horizontal pada kondisi ideal menggunakan pemodelan unit cell axisymmetric (Gambar 25). Solusi yang
o Semua beban vertical diterima oleh excess pore pressure sehingga tanah tersebut bersifat jenuh air.
o Beban yang digunakan diasumsikan berdistribusi seragam (uniformly distributed) dan semua regangan terjadi pada arah vertical.
o Zona pengaruh pengaliran diasumsikan berbentuk lingkaran dan axisymetric. o Nilai permeability dari pengaliran adalah tak terhingga pada tanah tersebut. o Menggunakan hokum Darcy.
Gambar 25. Asumsi silinder tanah dalam kondisi ideal (Holtz dkk, 1991)
Pada kondisi ideal (tanpa adanya pengaruh smear dan tidak ada pengaruh well resistance), nilai degree of consolidation radial/horisontal rata-rata adalah sebagai berikut:
( ) (9)
(10)
(11)
Dimana De adalah diameter ekivalen dari silinder tanah; dw adalah diameter ekivalen
pengaliran dan n (n=De/dw) adalah ratio dari jarak.
Apabila dilakukan penggabungan rumusan 9 dan 10 maka akan diperoleh rumusan perhitungan waktu konsolidasi yaitu :
( ) ( ̅̅̅̅) (12)
Dimana F(n) adalah fungsi hambatan antara jarak pemasangan PVD. b. Hipotesa regangan (Hansbo,1981)
vertical drain dQ1adalah sama dengan perubahan aliran air yang terjadi pada tanah di area
sekitarnya dQ2 sehingga akan terjadi perubahan volume pada massa tanah (Gambar 26).
Gambar 26. Aliran vertical yang dipengaruhi oleh smear dan well resistance (Holtz dkk,1991)
Nilai degree of consolidation rata-rata adalah dapat dihitung dengan perumusan sebagai berikut:
( ) (13)
( ) ( ) (14)
Dimana F(n) adalah factor hambatan antara titik pusat PVD, Fs adalah factor akibat efek
smear, Fr adalah factor akibat well resistance atau gangguan yang terjadi pada PVD, kh
adalah nilai permeability horizontal, kw adalah nilai permeability pada zona smear dan s
adalah rs/rw.
Apabila hanya berpengaruh terhadap efek smear, maka rumusannya akan menjadi :
( ) ( ) (15)
Sebelumnya, Hansbo (1979) juga mengembangkan rumusan F(n) berdasarkan rumusan yang sudah ada sebelumnya yang dikembangkan oleh Barron.
( ) * ( )+ (16)
atau
Pada umumnya n>20 sehingga dapat dianggap l/n=0 dan (
) jadi, rumusan F(n)
akan menjadi rumusan sederhana yaitu :
F(n) = ln(n) -3/4 (17)
atau
F(n) = ln (De/Dw) -3/4 (18)
Berdasarkan rumusan yang sudah ada yang dikembangkan oleh Barron (1948) kemudian Hansbo (1979) mengembangkan rumusan waktu konsolidasi yang merupakan subtitusi persamaan 12 dan 14 yaitu :
( ) ( ̅̅̅̅) (19)
Dari penyelidikan, diketahui bahwa factor yang paling penting adalah factor F(n). Besar factor Fs dapat mendekati atau bahkan sedikit lebih besar dari F(n), tergantung besarkan pengaruh smear diarea pemancangan PVD. Dari data lapangan, didapatkan harga Fs/F(n) dapat berkisar antara 1 sampai 3. Untuk mempermudah perencanaan, maka dapat diasumsikan bahwa F(n) = Fs. Pengaruh perlawanan aliran umumnya kecil dan tidak begitu penting, maka harga Fr dapat dianggap 0. (Mochtar, 2008). Dengan memasukkan anggapan-anggapan diatas, persamaan 19 dapat diubah menjadi :
( ) ( ̅̅̅̅) (20)
Dengan memasukan harga t tertentu, dapat dicari harga Uh pada bagian lapisan tanah yang dipasang PVD. Selain konsolidasi arah horizontal, juga terjadi konsolidasi arah vertical Uv. Harga Uv dapat dicari dengan rumusan sebagai berikut :
(21)
Dimana:
Hdr = panjang PVD
Cv = harga Cv tanah pada lapisan setebal panjang PVD
t = waktu sembarang yang dipilih. Harga Uv dicari dengan rumus :
Untuk Uv antara 0% s/d 60% menggunakan rumusan ( √ )
Untuk Uv > 60% menggunakan rumusan
Dimana : ̅ dan =
3.141592654…
̅ [ ̅̅̅̅ ̅̅̅ ] (22)
2. Step perhitungan desain PVD
Alur perhitungan pendesainan PVD adalah sebagai berikut :
Menghitung besarnya konsolidasi tanah dasar sebelum dilakukan pemasangan PVD.
Menghitung waktu terjadinya konsolidasi (t) sebelum dilakukan pemasangan PVD. Perhitungan nilai t sesuai dengan hasil breakdown persamaan 21. Biasanya waktu terjadinya konsolidasi tanpa adanya PVD adalah sangat lama hingga mencapai ratusan tahun tergantung nilai Cv pada tanah. Apabila tanah dasarnya berlapis dan nilai Cv pada setiap lapisan adalah berbeda maka perlu dilakukan perhitungan nilai Cv gabungan dengan rumusan sebagai berikut :
(23)
Menghitung panjang kedalaman pemasangan PVD sesuai dengan umur rencana dengan melakukan perhitungan nilai rate of settlement. Nilai rate of settlement yang diharapkan adalah 1.5 cm/tahun. Perhitungan nilai ini dilakukan dengan menghitung nilai Tv, Uv dan settlement pada waktu yang kita inginkan. Contoh perhitungan dapat dilihat pada tabel berikut.
Berdasarkan perhitungan nilai pemampatan diatas kemudian dibuat grafik nilai rate of consolidation sesuai dengan gambar berikut.
TEBAL LAPISAN TERKONSOLIDASI SETTLEMENT AKIBAT TIMBUNAN SETELAH 20 TAHUN RATE OF SETTLEMENT Total Kedalaman Dibawah Total Sedalam Sisa Tv Uv(%) sett(m) ( cm/ tahun )
(m) PVD(m) PVD (m) (m) PVD (m) settlemen(m)
28 5 23 1.6329 0.29158929 1.341310714 0.127551 40.29926 0.540538 2.702691 28 6 22 1.6329 0.34990714 1.282992857 0.127551 40.29926 0.517037 2.585183 28 7 21 1.6329 0.408225 1.224675 0.127551 40.29926 0.493535 2.467675 28 8 20 1.6329 0.46654286 1.166357143 0.127551 40.29926 0.470033 2.350166 28 9 19 1.6329 0.52486071 1.108039286 0.127551 40.29926 0.446532 2.232658 28 10 18 1.6329 0.58317857 1.049721429 0.127551 40.29926 0.42303 2.11515 28 11 17 1.6329 0.64149643 0.991403571 0.127551 40.29926 0.399528 1.997641 28 12 16 1.6329 0.69981429 0.933085714 0.127551 40.29926 0.376027 1.880133 28 13 15 1.6329 0.75813214 0.874767857 0.127551 40.29926 0.352525 1.762625 28 14 14 1.6329 0.81645 0.81645 0.127551 40.29926 0.329023 1.645116 28 15 13 1.6329 0.87476786 0.758132143 0.127551 40.29926 0.305522 1.527608 28 16 12 1.6329 0.93308571 0.699814286 0.127551 40.29926 0.28202 1.4101 28 17 11 1.6329 0.99140357 0.641496429 0.127551 40.29926 0.258518 1.292591 28 18 10 1.6329 1.04972143 0.583178571 0.127551 40.29926 0.235017 1.175083 28 19 9 1.6329 1.10803929 0.524860714 0.127551 40.29926 0.211515 1.057575 28 20 8 1.6329 1.16635714 0.466542857 0.127551 40.29926 0.188013 0.940067 28 21 7 1.6329 1.224675 0.408225 0.127551 40.29926 0.164512 0.822558 28 22 6 1.6329 1.28299286 0.349907143 0.127551 40.29926 0.14101 0.70505 28 23 5 1.6329 1.34131071 0.291589286 0.127551 40.29926 0.117508 0.587542
Berdasarkan grafik diatas, nilai rate of settlement 1.5 cm/tahun diperoleh dengan pemasangan PVD sedalam kira-kira 15-16 meter.
Menghitung jarak pemasangan PVD.
Tentukan dimensi dari PVD dan pola pemasangan kemudian hitung nilai De, F(n) dan D dengan jarak yang bervariasi. Hitung nilai Urata-rata pada masing-masing jarak pemasangan PVD. Rumus perhitungan nilai Uh dan contoh perhitungan nilai Urata-rata dapat dilihat pada persamaan dibawah.
Tabel nilai F(n) pada masing-masing jarak pemasangan.
Tabel perhitungan nilai U rata-rata pada jarak antar PVD (S) = 0.8 meter
Berdasarkan data pada tabel U rata-rata tersebut kemudian dibuat grafik hubungan antara nilai U rata-rata (Derajat konsolidasi gabungan) dengan T (waktu).
Berdasarkan grafik diatas, dapat ditentukan jarak pemasangan PVD yang dapat menghasilkan nilai derajat konsolidasi gabungan mendekati nilai 100% atau paling tidak diatas 90%. Keputusan pemilihan jarak pemasangan antar PVD tersebut tergantung perencana dilihat dari factor biaya dan factor efektifitas pemasangan.
REFERENSI
Asaoka, A. 1978. Observational Procedure of Settlement Prediction. Soils and Foundations, Vol. 18, No. 4, Dec. 1978. Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering. pp. 87- 101.
Barron, R. A. 1948. Consolidation of fine-grained soils by drain wells. Transactions ASCE, Vol. 113, paper 2346, pp. 718-724.
Bergado, D. T., Anderson, L. R., Miura, N., Balasubramaniam, A. S. 1996. Soft ground improvement in lowland and other environments. New York: ASCE Press.
Bergado, D. T., Manivannan, R., Balasubramaniam, A. S. 1996. Proposed criteria for discharge
capacity of prefabricated vertical drains. Geotextiles and Geomembranes 14 (1996), 481-505.
Chai, J.-C., Carter, J. P., Hayashi, S. 2005. Ground Deformation induced by Vacuum Consolidation. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol. 131, No. 12, Dec. 2005, 1552-1561.
Chai, J.-C., Hayashi, S., Carter, J. P. 2005. Characteristics of vacuum consolidation.
Proceedings of the 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Osaka12. - 16.09.2005. Rotterdam, Millpress.
Chu, J., Bo, M. W., Choa, V. 2004. Practical considerations for using vertical drains in soil improvement projects. Geotextiles and Geomembranes 22 (2004) 101-117.
Chu, J., Yan, S. W. 2005. Estimation of Degree of Consolidation for Vacuum Preloading Projects. International Journal of Geomechanics, Vol. 5, June 1, 2005, 158-165.
Cramer, J. M. Undated. Vertical wick drains consolidate tail minings. Company report. www.nilex.com.
Elgamal, A. W., Adalier, K. 1996. Soil Stabilization by Ambient Pore Pressure and Geomembrane Containment. Geosynthetics International, Vol. 3, No. 4.
Hansbo, S. 1979. Consolidation of clay by band-shaped prefabricated drains. Ground Engineering, July, Vol. 12, No.5.
Hansbo, S. 1981. Consolidation of fine-grained soils by prefabricated drains. Proceedings, 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 3, Stockholm.
Hansbo, S. 1994. Foundation Engineering. Amsterdam. Elsevier Science B. V.
Hansbo, S. 1997. Practical aspects of vertical drain design. Proceedings, 14th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 3, Hamburg.
Indraratna, B., Balasubramaniam, A. S., Sivaneswaran, N. 1997. Analysis of settlement and lateral deformation of soft clay foundation beneath two full-scale embankments. Int. Journal for
Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Vol. 21, 599-618.
Indraratna, B., Redana, I. W. 1998. Laboratory determination of smear zone due to vertical drain installation. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol. 124, No.2, Feb.
1998, 180-184.
Indraratna, B., Rujikiatkamjorn, C., Sathananthan, I., 2005. Radial consolidation of clay using
compressibility indices and varying horizontal permeability. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 42, No. 5, Oct. 2005, 1330-1341
Jamiolkowski, M., Lancellota, R. and Wolski, W. 1983. Precompression and speeding up consolidation. Proceedings, Eighth European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 3. Helsinki.
Karunaratne, G. P., Chew, S. H., Leong, K. W., Wong, W. K., Lim, L. H., Yeo, K. S., Hee, A. M.
2003. Installation stress in prefabricated vertical drains. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol. 129, No. 9, September 2003, 858-860.
Kremer, R. H. J., Oostveen, J. P., van Weele, A. F., De Jager, W. F: J., Meyvogel, I. J. 1983. The quality of vertical drainage. Proceedings, Eighth European Conference on Soil Mechanics andFoundation Engineering, Vol. 2. Helsinki.
Masse, F., et al. 2001. Vacuum consolidation: A review of 12 years of successful
1996. Japanese Geotechnical Society. pp. 31-42.
Yan, S. W., Chu, J. 2003. Soil improvement for a road using the vacuum preloading method.
Ground Improvement (2003) 7, No. 4, 165–172.
Yan, S. W., Chu, J. 2005. Soil improvement for a storage yard using the combined vacuum and fill preloading method. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 42, 2005, 1094-1104.
Yeung, A. T. 1997. Design curves for prefabricated vertical drains. Journal of geotechnical and
