Abstrak—Jenis tanah yang mendominasi pada
lokasi jembatan MERR II-C (Jembatan Pondok Nirwana) adalah merupakan tanah lempung lunak (soft clay). Berdasarkan pengamatan visual di lapangan, penurunan terjadi pada pertemuan antara timbunan dengan kepala jembatan. Penurunan tanah ini akan menyebabkan ketidaknyamanan para pengguna jalan dan membahayakan kestabilan oprit itu sendiri. Adapun tanah dasar daerah sekitar mengalami penurunan yang berbeda-beda menurut umur pengoperasian dan pemasangan PVD. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini akan dilakukan evaluasi terhadap penurunan tanah dan stabilitas di sekitar jembatan untuk mengetahui besar penurunan yang akan terjadi dan apakah penurunan tersebut akan membahayakan pengguna jalan, serta mencari solusi yang terbaik untuk mengatasi masalah tersebut.
Setelah dilakukan evaluasi, ternyata penurunan yang akan terjadi di masa depan tidak akan membahayakan pengguna jalan, namun diperlukan perbaikan yaitu overlay secara berkala pada oprit jembatan dan pada pertemuan antara oprit jembatan dengan pangkal jembatan di bongkar serta diganti pelat injaknya dengan panjang dan tebal tertentu. Untuk perbaikan box culvert hanya perlu di grouting secara berkala.
Kata kunci—Jembatan MERR II-C, lempung lunak,
penurunan tanah, stabilitas, PVD
I. PENDAHULUAN
Jembatan merupakan suatu bagian dari jalan raya yang berfungsi untuk menghubungkan jalan yang terputus karena adanya rintangan seperti sungai, danau, lembah, jurang, dan lain sebagainya. Dengan melihat fungsi sarana transportasi yang cukup besar dan vital bagi kehidupan khususnya untuk menunjang arus transportasi di daerah Surabaya, maka dibangun Jembatan MERR II-C sebagai pendukung dibangunnya Jalan Middle East Ring Road II-C (MERR II-C). Jembatan MERR II-C yang dibahas adalah Jembatan di dekat kawasan perumahan Pondok Nirwana.
Berdasarkan hasil pengujian tanah di daerah sekitar jembatan (sumber: data pengujian tanah di Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan, Jurusan Teknik Sipil, FTSP – ITS, Surabaya), jenis tanah sekitar adalah tanah lempung lunak. Pada tanah lempung lunak, masalah yang akan
dijumpai bilamana harus mengkonstruksikan bangunan di atasnya adalah daya dukung tanah yang rendah serta kemampatan tanah yang relatif tinggi. Metode yang umum digunakan dalam mengatasi masalah itu adalah pemakaian pondasi dalam dan perkuatan/perbaikan tanah. Pemakaian pondasi dalam biasanya diterapkan pada pembangunan gedung, sedangkan perkuatan tanah digunakan pada perbaikan daya dukung dan kestabilan badan jalan ataupun jembatan.
II.METODE
Gambar 1 Bagan alir prosedur pengerjaan tugas akhir
Evaluasi Penurunan dan Kestabilan Tiga Jembatan
MERR II-C yang Menumpu di Atas Tanah Lempung
Lunak
Arifin Zaid Wirawan, Prof. Ir. Indrasurya B. Mochtar, M. Sc, Ph. D, Trihanyndio Rendy Satrya, ST., MT
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
Gambar 2 Lanjutan bagan alir prosedur pengerjaan tugas akhir
III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Penurunan Tanah pada Oprit Jembatan
Data tanah yang didapatkan dari Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan ITS adalah hasil bore log yang didapatkan dari 2 (dua) kali pengeboran di lapangan. Dari 2 (dua) hasil tersebut, digunakan data tanah BH-1 karena setelah di tinjau, daya dukung tanah dasarnya lebih buruk daripada BH-2. Berdasarkan data tanah yang diperoleh, diketahui bahwa tanah dasar dari kedalaman 0 – 15 meter adalah berupa tanah lempung lunak.
Hal pertama yang akan dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan di atas adalah dengan mengetahui kondisi eksisting tanah timbunan di lapangan. Untuk memenuhi hal ini, di adakan pengukuran langsung di lapangan dengan menggunakan Theodolit. Pengukuran dilakukan pada tahun 2012 oleh surveyor Sulasmin cs.
a.
Penurunan pada tanah yang tidak menggunakan
PVD
Perhitungan untuk mengetahui tinggi awal timbunan dimulai dengan membuat grafik hubungan antara Hakhir vs Sc U100 dan Hakhir vs Hawal U100 dari setiap titik yang diukur di lapangan. Berikut adalah hasil dari pengukuran di lapangan.
Karena minimnya informasi elevasi tinggi timbunan pada saat awal pengoperasian jembatan, dilakukan pendekatan menggunakan rumus-rumus yang ada untuk
mengetahui seberapa tinggi awal timbunan pada saat pengoperasian berdasarkan hasil pengukuran yang di dapatkan di lapangan.
Tabel 1 Kontur terakhir / tinggi final survei (center line) oprit jembatan untuk tanah yang tidak menggunakan PVD
(Jembatan sisi Timur)
Tabel 2 Kontur terakhir / tinggi final survei (center line) oprit jembatan untuk tanah yang tidak menggunakan PVD
Tabel 3 Rekapitulasi tinggi timbunan U100% No. q (t/m2) Hawal (m) Hakhir (m) Sc (m)
1 3 1.294 0.835 0.459
2 5 2.492 1.757 0.735
3 7 3.659 2.707 0.951
4 9 4.806 3.675 1.132
5 11 5.940 4.654 1.287
Gambar 3 Grafik H akhir vs Sc U100
Gambar 4 Grafik H akhir vs H awal U100
Seperti yang dijelaskan di atas bahwa dikarenakan waktu pengoperasian jembatan tidak bersamaan maka ada bagian-bagian tertentu yang dibedakan perhitungan penurunannya berdasarkan waktu pengoperasian. Untuk mengetahui tinggi awal, akhir dan konsolidasi primer yang terjadi, dibutuhkan hasil perhitungan Sc U100% diatas sehingga didapatkan Sc5, Sc8, Sc23 tahun dengan terlebih dahulu mencari grafik hubungan antara t (tahun) vs derajat konsolidasi (U) (%). Karena Cv tanah dasar tidak terlampir pada data tanah yang di dapatkan, maka diambil data tanah sekitar jembatan MERR II-C dan didapatkan data tanah sebuah apartment yang berdiri di sekitarnya. Dengan Cv rata-rata dari data tanah apartment tersebut, dilakukan pengecekan dengan memasukkannya dalam perhitungan sehingga selisih tinggi awal yang terjadi di lapangan dengan tinggi awal perhitungan bisa mendekati / relatif sama. Harga Cv dari data tanah apartment tersebut adalah 2.92 m2/tahun.
Gambar 5 Grafik t (tahun) vs Derajat Konsolidasi (U) (%)
Setelah didapatkan hasil tersebut, maka akan diketahui derajat konsolidasi pada saat yang diinginkan. Kemudian dicari lagi grafik Hakhir vs Sc5 dan Hakhir vs Hawal Sc5, Hakhir vs Sc23 dan Hakhir vs Hawal Sc23 berdasarkan grafik sebelumnya dan derajat konsolidasinya. Contoh perhitungan untuk mendapatkan grafik hubungan antara Hakhir vs Sc5 dan Hakhir vs Hawal Sc5 adalah sebagai berikut.
Gambar 6 Grafik Hakhir vs Sc5
Gambar 8 Grafik Hakhir vs Sc23
Gambar 9 Grafik Hakhir vs Hawal Sc23
Setelah mendapatkan grafik tersebut, data pengukuran tinggi eksisting di lapangan dijadikan tinggi akhir. Dengan menggunakan grafik-grafik tersebut di dapatkan tinggi awal pada awal pengoperasian jembatan dan dapat di lihat pemampatan yang terjadi pada titik-titik yang diamati. Gambar jembatan serta potongan dapat di lihat pada halaman Lampiran. Hasil perhitungan dapat di lihat pada Tabel 4 dan Tabel 5 berikut.
Tabel 4 Hasil perhitungan Hakhir dan Hawal hitung berdasarkan Cv Bale Hinggil (Jembatan sisi Timur) Lama (tahun) 1 A 3.374 4.004 0.630 63.006 2 B 3.572 4.223 0.651 65.139 3 C 4.018 4.714 0.696 69.569 4 D 4.391 5.120 0.729 72.877 5 E 4.711 5.465 0.754 75.426 6 F 4.850 5.615 0.765 76.451 7 G 4.908 5.677 0.769 76.866 8 H 5.697 6.513 0.816 81.608 9 I 5.914 6.740 0.826 82.629 10 J 5.668 6.483 0.815 81.462 11 K 5.647 6.461 0.814 81.355 12 L 5.811 6.633 0.822 82.160 13 M - - - -14 N - - - -15 O 5.914 6.740 0.826 82.629 16 P - - - -17 Q - - - -18 R 6.411 7.256 0.845 84.507 19 W 6.710 8.123 1.413 141.348 Jembatan Utama 20 X 6.616 8.026 1.410 140.992 21 Y 5.958 7.332 1.374 137.415 22 Z 4.799 6.064 1.265 126.480 23 AA 4.462 5.684 1.222 122.191 24 AB 4.468 5.691 1.223 122.272 Jembatan Selatan 25 AC 4.574 5.811 1.237 123.672 26 AD 4.472 5.695 1.223 122.326 Keterangan
Box culvert Selatan No Poto-ngan H akhir t (m) H awal t (m) Sct (m) Sct (cm) Oprit jembatan Utara
Box culvert Utara
23 5
Tabel 5 Hasil perhitungan Hakhir dan Hawal hitung berdasarkan Cv Bale Hinggil (Jembatan sisi Barat)
Lama (tahun) 27 AK 3.401 4.034 0.633 63.303 28 AL 3.581 4.233 0.652 65.233 29 AM 3.981 4.673 0.692 69.221 30 AN 4.406 5.136 0.730 73.002 31 AO 4.805 5.566 0.761 76.125 32 AP 4.979 5.753 0.774 77.357 33 AQ 5.051 5.829 0.778 77.843 34 AR 5.850 6.673 0.823 82.341 35 AS 5.956 6.784 0.828 82.813 36 AT 5.817 6.639 0.822 82.188 37 AU 5.794 6.615 0.821 82.080 38 AV 5.869 6.693 0.824 82.427 39 AW - - - -40 AX - - - -41 AY 6.027 6.858 0.831 83.112 42 AZ - - - -43 BA - - - -44 BB 6.408 7.457 1.049 104.935 45 BG 6.546 7.953 1.407 140.704 Jembatan Utama 46 BH 6.456 7.859 1.403 140.298 47 BI 5.785 7.147 1.362 136.158 48 BJ 4.806 6.072 1.266 126.564 49 BK 4.479 5.703 1.224 122.420 50 BL 4.468 5.691 1.223 122.272 51 BM 4.627 5.871 1.244 124.354 52 BN 4.479 5.703 1.224 122.420 Jembatan Selatan 23 8 Keterangan No Poto-ngan H akhir t (m) H awal t (m) Sct (m) Sct (cm) Oprit jembatan Utara
Box culvert Utara 5
Box culvert Selatan
Keterangan :
Potongan W–AD & BG–BN dioperasikan dari tahun 1990 Potongan BA-BB dioperasikan dari tahun 2005
Potongan A – V & AK – AZ dioperasikan dari tahun 2008 Setelah mendapatkan Hawal dan Hakhir saat t, hasil perhitungan dibandingkan dengan perkiraan Hawal yaitu kemiringan 2% dari pengukuran elevasi lapangan. Hasil rekapitulasi dapat di lihat pada Tabel 6 dan Tabel 7 berikut.
Tabel 6 Perbandingan Hawal lapangan dengan Hawal perkiraan (Jembatan sisi Timur)
H awal Sc (m)
Perkiraan (m) Pangkal Jembatan
1 A 4.004 3.776 -0.228 2 B 4.223 3.993 -0.230 3 C 4.714 4.487 -0.227 4 D 5.120 5.074 -0.046 5 E 5.465 5.448 -0.017 6 F 5.615 5.641 0.026 7 G 5.677 5.722 0.045 0.811 8 H 6.513 6.024 -0.490 0.326 9 I 6.740 6.051 -0.689 10 J 6.483 6.103 -0.380 11 K 6.461 6.159 -0.302 12 L 6.633 6.248 -0.385 13 M - - -14 N - - -15 O 6.740 6.314 -0.426 16 P - - -17 Q - - -18 R 7.256 6.641 -0.615 V = 0.211 19 W 8.123 6.820 -1.303 0.038 20 X 8.026 6.654 -1.372 21 Y 7.332 6.001 -1.331 22 Z 6.064 5.325 -0.739 23 AA 5.684 4.973 -0.711 24 AB 5.691 4.778 -0.913 25 AC 5.81072 4.715 -1.096 26 AD 5.69526 4.647 -1.048 0.175 H awal t (m) Selisih (m) Poto-ngan No
Tabel 7 Perbandingan Hawal lapangan dengan Hawal perkiraan (Jembatan sisi Barat)
H awal Sc (m)
Perkiraan (m) Pangkal Jembatan
27 AK 4.034 3.806 -0.228 28 AL 4.233 4.003 -0.230 29 AM 4.673 4.484 -0.189 30 AN 5.136 5.057 -0.079 31 AO 5.566 5.415 -0.151 32 AP 5.753 5.610 -0.143 33 AQ 5.829 5.690 -0.139 0.639 34 AR 6.673 6.039 -0.634 0.189 35 AS 6.784 6.063 -0.721 36 AT 6.639 6.111 -0.528 37 AU 6.615 6.162 -0.453 38 AV 6.693 6.242 -0.451 39 AW - - -40 AX - - -41 AY 6.858 6.399 -0.459 42 AZ - - -43 BA - - -44 BB 7.457 6.647 -0.810 BF = 0.303 45 BG 7.953 6.659 -1.294 0.105 46 BH 7.859 6.695 -1.164 47 BI 7.147 6.152 -0.995 48 BJ 6.072 5.129 -0.943 49 BK 5.703 4.628 -1.075 50 BL 5.691 4.771 -0.920 51 BM 5.8705 4.731 -1.140 52 BN 5.7032 4.589 -1.114 0.176 H awal t (m) Selisih (m) No Poto-ngan
b.
Penurunan pada tanah yang menggunakan PVD
Berdasarkan data yang ada, pada titik S – V dan BC – BF telah dipasang PVD pada saat awal pembangunan. Bila pemasangan PVD sesuai dengan perhitungan kebutuhan, maka diperkirakan bahwa penurunan yang terjadi saat ini adalah konsolidasi sekunder. Karena tidak adanya informasi mengenai pola pemasangan PVD, maka setiap pola dihitung untuk memastikan Hal ini dapat
dilihat setelah dilakukan perhitungan yang salah satu contoh perhitungannya ada di bawah ini.
Tabel 8 Secondary settlement S – V (PVD 15 m)
Potongan
Ss (m)
S
0.05682
T
0.05699
U
0.05708
V
0.05716
Tabel 9 Rekapitulasi penurunan yang terjadi akibat sisa pemampatan primer dan pemampatan sekunderdi BC – BF
(PVD 10 m) (Sc5 m + Ss)
BC
0.0431
0.0568
0.0999
BD
0.0453
0.0569
0.1021
BE
0.0474
0.0570
0.1044
BF
0.05
0.05711
0.1061
Ss (m)
Potongan
Sc total
(m)
Sisa Penurunan yang
Akan Terjadi (m)
Keterangan :
Kode BC – BF dioperasikan dari tahun 2005 Kode S – V dioperasikan dari tahun 2008
3.2 Penurunan Tanah Pada Box Culvert
Pengukuran penurunan box culvert akibat penurunan tanah asli dilakukan bersamaan dengan pengukuran jembatan. Pengamatan elevasi di amati pada center line kedua box culvert. Menurut pengamatan di lapangan, terjadi penurunan yang cukup besar pada box culvert Utara yaitu 32 cm, sedangkan box culvert Selatan mengalami penurunan 15 cm. Berikut adalah hasil pengukuran box culvert di lapangan.
Gambar 10 Ilustrasi potongan memanjang box culvert Utara.
Tabel 10 Hasil pengukuran box culvert Utara dan Selatan
Kode Hukur (m) Selisih (m) Keterangan
AAA 2.187 0.322 AAA' / AAB' 1.865 -AAB 2.414 0.549 AAC 2.103 0.155 AAC' / AAD' 1.948 -AAD 2.376 0.428 Box Culvert Selatan (Q - BA) Box Culvert Utara (N - AX)
Selisih di dapatkan dari Hukur AAA – AAA’, AAB – AAA’, dst.
Setelah pengukuran selesai, dilakukan evaluasi antara pengukuran eksisting lapangan dengan perhitungan. Hasil perhitungan didapatkan dengan menghitung Sc pada box culvert yaitu sebagai berikut.
Dapat dilihat pada hasil rekapitulasi di atas, pemampatan primer yang terjadi di ujung dan di tengah bentang box culvert adalah 29 cm dan 53 cm. Karena pada saat pengamatan, box culvert masih berumur 5 tahun, maka dengan U5 tahun yaitu 57.50% didapatkan bahwa box culvert hanya mengalami penurunan sebesar. - Penurunan 5 tahun pada ujung box culvert :
Sc5 tahun = U5 tahun x 0.29 = 0.575 x 0.29 = 0.16675 m
- Sisa penurunan pada ujung box culvert yaitu : Scsisa = Sctotal - Sc5 tahun
= 29 – 16.675 = 12.325 cm
- Penurunan 5 tahun pada tengah bentang box culvert : Sc5 tahun = U5 tahun x 0.53
= 0.575 x 0.53 = 0.30475 m
- Sisa penurunan pada tengah bentang box culvert yaitu :
Scsisa = Sctotal - Sc5 tahun = 53 – 30.475 = 22.525 cm
IV.KESIMPULAN
Berdasarkan evaluasi yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1.
Kontur terakhir sudah didapatkan dari hasil
pengukuran oleh surveyor Sulasmin cs,
2.
Cv rata-rata yang digunakan di dapatkan dari data
tanah apartment Bale Hinggil yaitu 2.92 m
2/ tahun dan
setelah diadakan pengecekan, ternyata tinggi awal
yang digunakan sebagai perbandingan menghasilkan
selisih yang tidak terlalu jauh dengan akurasi 99.54%,
3.
Perkiraan tinggi awal sudah didapatkan melalui
perhitungan dan digunakan Cv rata-rata no. 2.
4.
Besar penurunan yang akan terjadi pada setiap
potongan sudah di hitung dan di dapatkan sisa
penurunan yang akan terjadi di masa depan,
5.
Walaupun oprit jembatan akan terus mengalami
penurunan, namun bila adanya penanganan untuk
mengganti pelat injak pada pangkal jembatan serta
di-overlay
secara intensif, maka pengguna jalan tidak
akan terganggu. Begitu juga pada box culvert terutama
yang Utara hanya perlu di
grouting
secara berkala
untuk
maintainance
.
6.
Telah di adakan penilitian untuk mengamati ukuran
ideal plat injak yang dilakukan oleh Laboratorium
Mekanika Tanah dan Batuan ITS. Hasil dari penelitian
itu adalah pada pembangunan jembatan berikutnya,
disarankan untuk menggunakan plat injak yang
tebalnya 50 cm dan panjang 10 m dari pangkal
jembatan untuk menghindari patahnya plat injak yang
dapat berakibat pada penurunan oprit jembatan.
DAFTAR PUSTAKA
Braja M. Das., (1985),“Advanced Soil Mechanics. International Student Edition”, Mc. Graw-Hill International Book Company Washington, U.S.A.
Braja M. Das., (1985), “Mekanika Tanah (Prinsip-prinsipRekayasaGeoteknis) Jilid 1”, Terjemahan: Noor EndahMochtar&Indrasurya B. Mochtar.
Bowles J.E., (1984), “Sifat-sifatFisisdanGeoteknis Tanah”. Terjemahan: Johan KelanaputraHainim, Erlangga, Jakarta. Departemen PU BinaMarga (1992), “Bridge Management System (BMS)”.
Departemen PU BinaMarga (1992), “Bridge Design Code (BMS)”.
Soedarmo D. G. Ir., PurnomoE. J. S. Ir., (1997), “Mekanika Tanah 2”, Kanisius, Yogyakarta.
Lambe, T. W. (1958a). “The Structure of Compacted Clay,”Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 84. No. SM2, 1654-1-1654-34.
Lambe, T. W. (1958b). “The Engineering Behavior of Compacted Clay,”Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 84. No. SM2, 1655-1-1655-35.
Lambri Z. E. diusahakandarinaskah P.J. Clijndan Ir. J. Potma, (1953), “IlmuMekanika Tanah”, PenerbitBukuTeknik H. Stam, Djakarta.
Leonards, G. A., Cutter, W. A., and Holtz, R. D. (1980). “Dynamic Compaction of Granular Soils,” Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 106, No. GT1, 35-44.
Verma, BP, (1975), “Problems in Soil Mechanics”, Khanna Publisher, Delhi.
Wesley, L.D., (1977), “Mekanika Tanah”. BadanPenerbitPekerjaanUmum, Jakarta.
