ANALISIS TEKNIK
7.1 Umum
Sebagaimana dijelaskan pada sub bab 3.4, analisis teknik dilakukan dalam rangka evaluasi keamanan struktur bendungan untuk mengetahui status/tingkat keamanan struktur bendungan ditinjau terhadap kriteria pokok desain bendungan yang meliputi:
1) Aman terhadap kegagalan struktural;
2) Aman terhadap kegagalan hidraulik;
3) Aman terhadap kegagalan rembesan.
Analisis teknik dilakukan setelah dilakukan identifikasi masalah dengan melakukan telaah dokumen bendungan, pemeriksaan lapangan, uji operasi, evaluasi instrumentasi bendungan.
Pada prinsipnya analisis teknik harus dilakukan berdasar pada kondisi riil terkini dilapangan dengan menggunakan parameter material yang terpasang, dan mempertimbangkan hasil evaluasi hidrologi dan hidraulika, evaluasi geologi, evaluasi geoteknik, evaluasi data instrumentasi, hasil pemeriksaan lapangan, uji operasi dan kejadian khusus (incident & accident).
Dalam melakukan analisis teknik, diperlukan data, antara lain:
- debit banjir pada berbagai kala ulang dan banjir maksimum boleh jadi yang dihitung berdasar data hidrologi terkini,
- kapasitas tampungan waduk terkini, - parameter material timbunan terpasang, - informasi kondisi geologi fondasi, - rekaman data instrumentasi bendungan, - gambar purna konstruksi (as built drawing).
Data tersebut biasanya terdapat pada laporan desain, laporan pelaksanaan konstruksi, laporan/riwayat OP. Apabila bendungan memiliki data tersebut diatas secara lengkap, analisis teknik dapat dilakukan dengan menggunakan data tersebut.
Apabila data tersebut tidak ada, perlu dilakukan survai/pengukuran topografi, investigasi material timbunan terpasang dan investigasi geologi fondasi untuk memperoleh data/parameter yang diperlukan untuk analisis teknik.
Lingkup pekerjaan survai dan investigasi tergantung kepada kebutuhan data untuk ananlisis dan ketersediaan data yang ada.
Analisis teknik dilakukan dengan cara pendekatan multidisiplin yang melibatkan berbagai keahlian antara lain: Ahli bendungan, Ahli hidrologi, Ahli hidraulika, Ahli geologi, Ahli Geoteknik, Ahli instrumentasi, Ahli struktur dan lain-lain sesuai bidang yang di analisis. Setelah dilakukan analisis kemudian dibuat saran tindak lanjut untuk setiap masalah yang ditemukan dalam pemeriksaan besar.
Dalam hal tidak terdapat data parameter meterial timbunan dan atau data fondasi bendungan, perlu dilakukan investigasi material timbunan tubuh bendungan dan investigasi geologi fondasi.
Pada Lampiran 2 dan 3, disajikan hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam evaluasi keamanan bendungan.
57 7.2. Evaluasi Aspek Hidrologi dan Hidraulika
Evaluasi ini dilakukan untuk mengetahui antara lain:
a. Kondisi daerah tangkapan air khususnya perubahan tataguna lahan;
b. Elevasi muka air banjir maksimum berdasar data hidrologi terkini;
c. Kecukupan kapasitas bangunan pelimpah;
d. Kemampuan bangunan pelimpah untuk mengalirkan banjir desain dengan aman;
e. Kecukupan tinggi jagaan
f. Kecukupan kapasitas bangunan/sarana pengeluaran darurat;
g. Laju sedimentasi waduk;
h. Ketersediaan air waduk;
i. Pola Operasi Waduk sesuai kondisi lapangan terkini;
j. Rencana Tahunan Operasi Waduk untuk tahun yang sedang berjalan;
k. Kemungkinan adanya pemukiman daerah hulu yang tergenang air waduk saat muka air waduk tinggi;
l. Potensi daerah hilir yang tergenang banjir akibat keluaran air dari waduk;
m. Daerah hilir yang tergenang banjir akibat potensi keruntuhan bendungan. Untuk itu perlu dilakukan analisis keruntuhan bendungan. Data ini diperlukan untuk pemutakhiran Rencana Tindak Darurat dan penentuan klas bahaya bendungan.
Langkah awal evaluasi ini adalah mengumpulkan data hidrologi dan hidraulika terkini, kemudian dilakukan pengolahan data dan analisis. Evaluasi dilakukan dengan cara membandingkan hasil analisis hidrologi dan hidraulika dengan nilai-nilai hasil perhitungan desain atau standar yang berlaku.
Setiap pemeriksaan besar perlu dilakukan analisis hidrologi berdasar data hidrologi terkini serta penelusuran banjir waduk (flood routing) dan juga penelusuran banjir sungai (river routing).
Untuk mengetahui daerah hilir yang tergenang banjir akibat potensi keruntuhan bendungan, perlu dilakukan analisis keruntuhan bendungan. Peta genangan banjir hasil analisis keruntuhan bendungan diperlukan untuk pemutakhiran Rencana Tindak Darurat dan penentuan klas bahaya bendungan.
Pembahasan secara mendalam evaluasi aspek hidrologi dan hidraulika, akan disampaikan pada Modul Analisis Hidrologi dan Modul Evaluasi Kecukupan Hidraulika.
7.3. Evaluasi kondisi geologi
Perhatian utama dalam evaluasi geologi adalah pada: stabilitas fondasi, stabilitas bukit tumpuan, stabilitas tepian waduk, longsoran, rembesan. Untuk mengetahui adanya potensi bahaya dari aspek geologi sering lebih dulu harus memahami struktur rinci geologi fondasi, kegempaan, dampak terjadinya gempa serta sifat fisik dan sifat teknik material timbunan dan fondasi.
Sebelum melakukan evaluasi, lebih dulu perlu dilakukan kajian terhadap:
a. Peta dan studi geologi regional yang relevan dengan lokasi bendungan dan waduk, baik yang diterbitkan maupun yang tidak.
b. Peta peta geologi rinci, profil melintang dan memanjang yang memperlihatkan titik investigasinya, bor log dan interpretasi geologi fondasi bendungan, bangunan pelengkap, sumber material dan waduk (bila ada informasi geologi pada waduk).
Perhatikan karakteristik geologi yang mempengaruhi pertimbangan desain, seperti: adanya zona remasan (shear zone), sesar, retak terbuka, pelarutan (seams), kekar, rekah (fissures), atau gua-gua (caverns), tanah longsor, variasi dari formasi batuan, material yang berpotensi likuifaksi dan compressible, bidang pelapisan yang lemah, dll.
c. Bor log/log eksplorasi rinci, termasuk litologi dan kondisi fisik material yang temukan, data water test, uji penetrasi standar (standard penetration test) atau
58 lainnya, frekuensi pengambilan sampel dan jenis material yang diperoleh untuk uji laboratorium.
d. Catatan muka air tanah disekitar waduk sebelum dan sesudah diisi air.
e. Semua laporan geologi yang relevan dengan lokasi, mulai dari awal (reconnaissance) sampai terakhir (final), bila ada juga foto udara.
Periksa kondisi geologi lokasi bendungan dan bangunan pelengkap, daerah pengambilan material (borrow & quarry), dan daerah waduk sejauh dimungkinkan.
Periksa contoh inti dari eksplorasi lokasi, terutama dari zona-zona lemah, melapuk, atau sangat lolos air
Dalam analisis/evaluasi geologi ini perlu juga dilakukan:
- Kajian data geofisik, instrumentasi, catatan dan rekaman data rembesan yang ada, cekungan air tanah, pergerakan air tanah, studi tentang sifat material, struktur geologi fondasi, dan interpretasi terhadap foto udara.
- Adanya material fondasi yang mudah mengalami likuifaksi (liquefaction), - Adanya potensi pergeseran (offset) pada sesar fondasi dan bukit tumpuan, - Pergerakan massa material tebing waduk, pergerakan dasar waduk adalah
merupakan hal-hal yang perlu dipertimbangankan dalam mengevaluasi kinerja lokasi bendungan saat terjadi gempa.
Periksa juga bagaimana dengan stabilita fondasinya, mampukah menahan beban tubuh bendungan dan waduk, bagaimana dengan sifat lolos air fondasinya, adakah potensi likuifaksi, stabilitas lereng tumpuan, adakah potensi longsoran.
Periksa efektifkah perbaikan fondasinya yang sudah dilakuka baik perbaikan bawah permukaan fondasi maupun pada permukaan fondasi.
Periksa pengaruh kenaikan muka air tanah terhadap stabilitas tumpuan, dan terhadap lereng sudah dipertimbangkan.
Periksa kemungkinan terjadinya reaksi kimiawi dari agregat beton, kualitas air permukaan dan air bawah tanah, pelarutan material fondasi dan beton, dll.
7.4. Evaluasi aspek geoteknik
Kinerja bendungan dinilai berdasar hasil pemeriksaan visual dan rekaman data instrumentasi. Semua data instrument harus dikaji/dievalusi sejak awal pemasangan, dan harus diperiksa kebenarannya mulai dari metode pemasangannya dari laporan pemasangan instrumen.
Sebelum melakukan evaluasi data instrumen, lebih dulu semua instrumen harus diperiksa fungsinya dengan cara mempelajari rekaman datanya dan melakukan pembacaan secara langsung. Sebelum melakukan pembacaan, instrumen piso meter pipa tegak dan observation well perlu diflushing lebih dulu. Apabila jenis dan jumlah istrumen yang ada dan berfungsi baik tidak mencukupi untuk evalusi keamanan bendungan, perlu dikaji kemungkinan perlunya pemasangan instrumen baru.
Data instrumen yang digunakan untuk evaluasi keamanan bendungan, hanya data yang valid hasil bacaan dari instrumen yang berfungsi baik. Apabila ada tanda-tanda kenaikan bacaan pisometer yang tidak wajar (anomaly) harus dipelajari penyebabnya.
Setiap bendungan perlu dinilai/dievaluasi:
- stabilitasnya terhadap longsoran, penurunan, pergeseran (dibahas secara rinci pada modul terpisah).
- efektifitas pengendalian rembesannya pada tubuh bendungan dan fondasi, pada beban statis (dibahas secara rinci pada modul terpisah).
59 Kedalaman evaluasi untuk masing-masing bendungan akan berbeda untuk satu bendungan dengan yang lain tergantung pada beberapa faktor seperti berikut:
- Kondisi bendungan dan fondasi dari hasil pemeriksaan lapangan;
- Riwayat operasi dan kinerja bendungan;
- Tinggi bendungan;
- Zonasi timbunan dan kemiringan lereng tubuh bendungan;
- Kapasitas waduk, tata cara operasi, dan kemampuan mengosongkan air waduk;
- Klasifikasi bahaya bendungan;
- Kelas risiko bendungan;
- Ketersediaan informasi/laporan mengenai kondisi geologi fondasi, desain dan pelaksanaan konstruksi.
Stabilitas statis tubuh bendungan urugan dan fondasinya perlu dianalisis dari aspek:
- Penurunan (settlement), - Pergeseran (displacement) - Longsoran.
Peta geologi, penampang geologi, penampang permeabiltas, data pengeboran (drill logs), hasil uji di lapangan, hasil uji laboratorium, garis freatik, dan metode pelaksanaan konstruksi sangat berguna untuk menunjang analisis stabilitas.
Nilai kuat geser material untuk analisis stabilitas, tergantung pada tipe material, gradasi, cara pemadatan. Analisis stabilitas dilakukan dengan asumsi untuk kondisi jangka panjang dimana material timbunan sudah mengalami konsolidasi (consolidated) dan desipasi (drainage strength condition). Tekanan pori/muka air freatik diperkirakan dari data pisometer.
Analisis stabilitas dilakukan pada kondisi aliran rembesan langgeng (steady seepage). Analisis untuk kondisi surut cepat (sudden drawdown) dilakukan secara kasus per kasus tergantung beberapa faktor, misal apakah bendungan dibangun di sungai (on stream) atau diluar sungai (offstream), kemampuan bangunan pengeluaran untuk menurunkan air waduk cepat, kemampuan drainasi dari zona- zona timbunan.
Keamanan rembesan dari timbunan dan fondasi juga perlu dianalisis. Analisis akan terfokus pada hal-hal seperti: kenaikan debit rembesan dari waktu kewaktu, adanya lubang benam, rongga-rongga (cavities), didih pasir, dengan memanfaatkan catatan- catatan/informasi yang ada. Analisis rembesan seperti gradien kritis, pembuatan flownet, dan “finite elements” juga dilakukan bila datanya memungkinkan.
Kemampuan pengendalian rembesan dari filter, drainasi, lapisan selimut kedap air (blanket zone) dan zona transisi juga dianalisis.
Untuk bendungan beton perlu diperiksa fungsi lobang drainasi (drain hole) di dalam galeri yang berfungsi untuk mengurangi tekanan angkat.
7.5. Stabilitas Terhadap Gempa
Bendungan harus dievaluasi kembali stabilitasnya berdasar gempa OBE dan gempa SEE. Pada daerah yang jarang terjadi gempa dan magnitudo gempanya rendah analisis awal dapat dilakukan dengan metode sederhana/pseudao static. Bila hasilnya aman, tidak perlu dilanjutkan. Tetapi pada daerah dimana magnitudo gempanya besar dan dan intensitas gempanya cukup tinggi, apabila dari analisis awal hasilnya tidak aman (angka keamanan kurang dari yang dipersyaratkan), perlu dilakukan analisis dinamis. (lihat Pedoman Penelusuran sumber gempa, Pedoman analisis bahaya gempa dan Pedoman analisis dinamis bendungan)
60 7.6. Investigasi material dan geologi fondasi
Investigasi ini dilakukan apabila tidak tersedia data parameter material timbunan tubuh bendungan dan arau informasi geologi fondasi bendungan. Untuk memeroleh parameter material tubuh bendungan, perlu dilakukan pengambilan sampel/contoh tanah tak gerganggu. Pengambilan sampel tanah timbunan, minimal dilakukan pada kedalaman 2~3 m dibawah muka air waduk. Pengambilan sampel dapat dilakukan dengan menggunakan bor tangan bagi pengeboran dangkal sampai sekitar kedalaman 8 m, dan pengeboran dengan mesin bor untuk pengeboran yang dalam.
Pengeboran harus dilakukan dengan metode pengeboran kering (tanpa sirkulasi air pembilas). Investigasi dengan mesin bor juga dilakuakan untuk memperoleh informasi mengenai fondasi bendungan.
Investigasi Non Destruktive Geofisik juga dapat membantu untuk konfirmasi kondisi tapak bendungan termasuk untuk konfigurasi galian konstruksi tubuh bendungan juga potensi rembesan air pada tubuh bendungan, juga kepadatan material secara kwalitatif. Penggunaan Investigasi ragam Geofisik harus disesuaikan dengan target data yang ingin diketahui. Pada beberapa kondisi mungkin perlu dilakukan kombinasi dua atau tiga ragam Geofisik agar target yang ingin diketahui dapat disimpulkan.
Pengeboran tubuh bendungan memiliki risiko yang sangat tinggi karena dapat merusak merusak zona inti tubuh bendungan. Sebelum konsultan melakukan pengeboran harus membuat Perencanaan Program Pengeboran (P3) yang kemudian dibahas dengan KKB. Pengeboran hanya boleh dilakukan setelah memperoleh rekomendasi dari KKB.
61