PERBAIKAN TANAH LUNAK DENGAN VERTICAL SAND DRAIN METHOD UNTUK BADAN JALAN
Ir. Sudarto, MT
Dosen Fakultas Teknik
Program Studi Teknik Sipil, Universitas Soerjo, Ngawi Email: [email protected]
Abstract
Vertical Drain for dealing with marshland and ponds on land improvement work needs to be done on the embankment of the road at the top of the subgrade (soft clay and silt).Analysis of the vertical drain is used to account for the effect of seepage prisoners (well resistance) and smears. Soft ground improvement method is done by the use of vertical sand drainage (vertical sand drain method). Subgrade evaluations conducted to identify the type of soil by way of research in the field and in the laboratory. Research in the field is done by using a boring machine, standard penetration test and vane shear test. Research conducted in the laboratory to determine the basic characteristics of the soil by means of volumetric and gravimetric test, Atterberg test, consolidation test, triaxial test, and test sieve analysis.The results showed that the sensitivity of the soil in the field is normal. Classified as clay subgrade (clay) with a liquid limit (LL) high, a low power with high compressibility. Cc is relatively large so that the price decline will be quite large. Price Cv is relatively small so that the completion time of a long decline. Shear strength of the soil layer with a small base with a poorly graded soil clay berlanau.The use of vertical sand drain can accelerate the consolidation process, to shorten the trajectory of the pore water. Installation of vertical sand drain patterns with triangular and square pattern at a certain distance is highly dependent on local soil conditions and the length of time available. Installation of vertical sand drain and giving heaps of soil will raise the soil pore water pressure until a certain time. After the pore water pressure due to flow out the gradual imposition carried by soil grains.
Keywords: vertical sand drain, soft clay, heap, consolidation, soil 1. PENDAHULUAN
Perbaikan tanah merupakan suatu cara untuk mendapatkan harga daya dukung tanah yang cukup aman pada kondisi beban tertentu. Khususnya pada kondisi awal tanah yang kurang memenuhi syarat yang diperlukan. Tanah dengan kondisi buruk apabila dibebani akan
berakibat pada rendahnya stabilitas dan terjadinya penurunan tanah yang besar.
Perbaikan tanah dilakukan pada tanah yang terletak pada formasi tanah yang tidak mengun-tungkan. Berupa tanah empang dengan kondisi tanah lempung yang lunak (soft clay) dan lanau. Lapisan
yang cukup keras berada pada kedalaman 20-30 meter. Tanah jenis ini mempunyai sifat yang kurang menguntungkan, terutama pada sifat yang compressible dengan daya dukung yang rendah. Pembangunan struktur badan jalan yang berupa timbunan pada kondisi tanah lunak menimbulkan beberapa masalah, diantaranya:
1. Kemantapan (stabilitas) 2. Penurunan (seattlement) 3. Pergerakan mendatar (lateral
displacement)
4. Keruntuhan lereng atau tanah dasar
5. Penurunan yang tidak
merata (differencial seattlement) Perlu juga dipertimbangkan bahwa dalam pembuatan timbunan badan jalan di atas tanah dasar yang lunak adalah faktor biaya (cost) dan kemudahan pelaksanaan pekerjaan di lapangan (workability). Vertical Drain dalam penerapannya diguna-kan untuk mengatasi kondisi tanah rawa dan empang. Analisis vertikal drain memperhitungkan adanya pengaruh tahan rembesan (well
resistance) dan smear. Perbaikan
tanah lunak pada sampling lokasi ini digunakan metode drainase pasir vertikal (vertical sand drain method).
2. METODE PENELITIAN Sampling tanah dipilih pada 25 titik dari stasiun 0+500 sampai dengan stasiun 20+250. Data tanah diambil pada stasiun 0+500 dengan asumsi bahwa kondisi tanah pada satasiun ini dapat mewakili karakteristik tanah secara keseluruhan, karena kondisi tanah
tersebut lembek. Pengambilan sampling tanah dilakukan dengan menggunakan beberapa peralatan diantaranya:
1. Boring Mechine
2. Standard Penetration Test 3. Vane Shear Test
Selanjutnya tanah sampling yang telah diambil dibawa ke laboratorium untuk dilakukan penelitian agar dapat dilakukan evaluasi dan identifikasi. Untuk mengetahui karakteristik tanah dasar, dilakukan penelitian yang berupa: 1. Test Volumetri dan Gravimetri 2. Test Atterberg
3. Test konsolidasi 4. Test Triaxial
5. Test Analisi Saringan 3. PEMBAHASAN
3.1 Uji Karakteristik Tanah Dasar
Berdasarkan hasil dari test beberapa test yang telah dilakukan didapatkan hasil seperti pada tabel 3.1, Tabel 3.2, Tabel 3.3, Tabel 3.4, Tabel 3.5 dan Tabel 3.6.
Tabel 3.1
Tabel 3.2 Data Vane Shear Test
Sensitivitas dari tanah di lokasi penelitian adalah normal.
Tabel 3.3
Hubungan Sensitivitas dan Consistency
(LD Wesley – Mekanika Tanah)
Tabel 3.4 Test Atterberg Limit
Dari Tabel 3.4 dapat diketahui bahwa tanah dasar pada lokasi ini tergolong tanah lempung (clay) dengan batas cair (LL) tinggi; yang pada umumnya berkarakter buruk dengan kekuatan rendah dan
compressibility tinggi.
Dari Tabel 3.5 dapat diketahui bahwa harga Cc relatif besar. Sehingga penurunan yang akan terjadi cukup besar. Sedangkan harga Cv relativ kecil, sehingga waktu selesainya penurunan cukup lama. Dari Tabel 3.6 dapat diketahui bahwa kuat geser lapisan tanah dasar kecil, karena sangat bergantung pada kohesinya.
Tabel 3.5 Test konsolidasi
Tabel 3.6 Test konsolidasi
Dari data analisis test saringan dapat diketahui bahwa tanah dasar bergradasi buruk dengan karakteristik tanah lempung kelanauan.
Perbaikan stabilitas tanah dimaksudkan untuk melaksanakan pemadatan tanah yang dilakukan secara bertahab sebagai landasan dasar untuk pekerjaan jalan dengan tujuan agar tanah tersebut tidak lagi
mengalami penurunan. Stabilisasi tanah juga dimaksudkan untuk menaikkan daya dukung pada lapis tanah dasar agar mampu menahan beban di atasnya. Stabilisasi dengan metode vertical sand drain secara teoritis merupakan suatu metode alternatif yang sangat relevan dan aplikatif ditinjau dari sisi teknis, non teknis dan sisi ekonomis. Metode drainasi pasir vertikal merupakan sistem drainasi yang terdiri dari kolom-kolom pasir yang dibuat secara vertikal dalam lapisan tanah
lunak yang mempunyai
permeabilitas dan daya dukung yang rendah. Penerapan metoda vertical sand drain dimaksudkan untuk mempercepat proses penurunan selama proses konsolidasi berlangsung. Hal ini terjadi karena adany butiran pasir yang berfungsi sebagai drainasi air pori akibat pembebanan di atasnya. Dengan adanya pembebanan yang berupa
embankment, maka air pori yang
terdapat di dalam soft cohesive soil tersebut akan keluar dan mengalir secara horizontal menuju arah drainasi kolom-kolom pasir vertikal. Sehingga air pori akan mengecil dan ruang pori yang kosong terisi oleh massa tanah, sehingga terjadi proses penurunan dan proses konsolidasi dan proses konsolidasi.
. embankment sand blanket pore sand water pile non permeable
Gambar 3.1 Principle of Sand Drain 3.1 Analisis Kolom pasir
Beberapa faktor yang harus diperhitungkan dalam proses disain kolom pasir adalah yang berhubungan dengan biaya, periode atau waktu pembangunan jalan raya. Secara teknis yang perlu diperhatikan adalah diameter sand drain, kedalaman kolom pasir, koefisien permeabilitas pasir, jarak antar kolom pasir yang bisa didisain dengan pola bujur sangkar (square
patent) atau dengan pola segi tiga
(triangular pattern).(Suyono dan Nakaawa, 1983)
3.2 Analisis Settlement dan Konsolidasi
Secara teori, satu lapis tanah setebal H diberikan tambahan beban (∆P) di atasnya; maka air pori akan mengalir dari lapisan tersebut. Dan volume akan mengecil. Kondisi ini dikatakan bahwa tanah mengalami penurunan atau mengalami proses konsolidasi. Kecepatan penurunan akibat konsolidasi tergantung dari derajat konsolidasi yang ditinjau;
ketebalan lapisan dan koefisien konsolidasi.
Tanah dasar di lokasi sampling merupakan tanah type
normally consolidated dari tanah alluvial (endapan sungai) yang
berupa tanah organik dan kohesif. Tanah dasar yang merupakan tanah lunak yang diperkirakan mengalami konsolidasi settlement yaitu lempung (clay) atau lanau (silt) sampai nilai SPT<10; sesuai dengan klasifikasi tanah lunak.
3.3 Analisis Embankment
Embankment adalah bagian
badan jalan berupa timbunan yang mendukung konstruksi perkerasan. Ketinggian embankment harus sesuai dengan tinggi rencana atau elevasi rencana permukaan jalan terhadap permukaan tanah asli. Sebagai beban tambahan terhadap tanah dasar yang dapat menyebabkan penurunan, embankment perlu diperhitungkan terhadap besarnya penurunan akhir tanah dasar akibat beban tambahan agar elevasi akhir permukaan jalan setelah setelah konsolidasi selesai dapat dipenuhi tanpa harus melakukan cutting yang besar atau menambah tanah timbunan. Di kolasi penelitian, tinggi embankment direncanakan setinggi 3 m termasuk lapisan sand blanked setebal 0,5 m yang berfungsi sebagai drain kolektor. Material di atas sand
blanked merupakan material yang
diambil dari salah satu quarry dengan data seperti pada Tabel 3.7.
Tabel 3.7
3.4 Analisis Stabilitas Lereng Karena embankment ini merupakan borrow material yang ditumbun, maka dimungkinkan terjadinya konsolidasi dan settlement, sehingga perlu dilakukan analisis stabilitas lereng.Metode yang digunakan untuk menghitung kemantapan lereng adalah dengan limit equilibrium method atau kesimbangan batas. Yaitu perbandingan antara besarnya kekuatan geser yang diperlukan sehingga dapat diketahui besarnya faktor keamanan dari bidang geser yang bersangkutan. Momen penggerak akibat berat tanah dan momen penahan akibat kuat geser tanah diperhitungkan agar dapat ditentukan nilai faktor keamanan terkecil pada beberapa bidang gelincir yang diteliti.(Bowles dan Hainim, 1983)
3.5. Analisis Alternatif Vertical Sand Drain
Data tanah timbunan yang digunakan sebagai dasar perhitungan tertera pada Tabel 3.8.
Tabel 3.8 Data tanah Timbunan
Tabel 3.9
Data Lapisan Tanah Dasar
Langkah awal metode ini adalah dengan cara menghitung over burden pressure dengan menghitung beban awal Po awal dan Po pada tiga jenis lapisan tanah. Pengaruh beban tambahan ∆P sampai kedalaman tertentu dihitung dengan memakai grafik osterberg (beban trapesium). Selanjutnya juga dihitung qo untuk timbunan 1 (qo1) dan timbunan 2
(qo2). Perhitungan ∆P dapat dilihat
pada Tabel 3.9.Tinjauan terhadap
Immediate Settlement juga perlu
dihitung. Dengan nila Si = 0,082 cm untuk Lapisan I; Si = 0,0658 cm untuk Lapisan II; dan Si = 0,054 cm untuk Lapisan III. Karena penurunan akibat immediate settlement nilai kecil, sehingga dapat diabaikan. Hasil akhir dari penelitian dapat dilihat pada tabel perhitungn penurunan dan kecepatan penurunan pada tiap tingkat derajad konsolidasi. (M.Das, 1988) Tabel 3.10 Data Perhitungan ∆P Lapisan Tanah Z (m) a/z b/z I P1 a/z b/z I P2 1 7,0 0,143 2,393 0,49 1,397 0,714 1,679 0,47 5,757 2 16,5 0,061 1,015 0,42 1,197 0,303 0,712 0,375 4,594 3 21,5 0,0465 0,779 0,37 1,055 0,233 0,547 0,31 3,797 Timbunan II (embankment) Timbunan I (sand blanked)
qo1 = 1,425 t/m2 qo1 = 1,425 t/m2
P1 = 2.I.qo1 P1 = 2.I.qo1
Tabel 3.10
Tabel Penurunan Tiap Tingkat Derajat Konsolidasi.
4. KESIMPULAN
a. Penggunaan Vertical Sand Drain bukan untuk memperbesar settlement, tetapi pada dasarnya adalah untuk mempercepat proses konsolidasi yang terjadi. Yaitu dengan jalan memperpendek lintasan air pori tanah dengan mengalirkan menuju Vertical Sand Drain.
b. Pemasangan pola Vertical Sand
Drain seperti pola segi tiga dan
pola segi empat dengan jarak tertentu sangat tergantung pada kondisi tanah setempat dan lamanya waktu konsolidasi yang tersedia.
c. Akibat dari pemasangan Vertical
Sand Drain dan pemberian tanah
tegangan air pori tanah. Ini terjadi sampai waktu tertentu dan setelah air pori mengalir keluar maka tekanan akibat beban itu berangsur-angsur dipikul oleh butir-butir tanah.
DAFTAR PUSTAKA
S.Suyono dan Nakasawa, 1983, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
Braja M. Das, Mekanika Tanah, 1988, Prinsip-Prinsip
Mekanika Rekayasa
Geoteknik, Erlangga Jl. Kramat IV/11 Jakarta.
Bowles,JE, J.K. Hainim, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah) Erlangga Jl. Kramat IV/11 Jakarta. Wesley.LD, 1975, Mekanika Tanah,
Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jl.Pattimura 20, Kebayoran Baru, Jakarta. Smith. MJ, 1984, Mekanika Tanah,
Erlangga Jl. Kramat IV/11 Jakarta.
