ANALISIS PERBAIKAN TANAH DASAR MENGGUNAKAN METODE CERUCUK (MICROPILE)
(Studi Kasus Pembanguan Jalur Ganda Kereta Api Lintas Selatan Jawa Mojokerto – Sepanjang KM 51+000 – KM 52+500)
Laily Endah Fatmawati1 Herry Widhiarto2 dan Saiful Anam3
1 Jurusan Teknik Sipil, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Jl Semolowaru No 45 Kota Surabaya [email protected]
2 Jurusan Teknik Sipil, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Jl Semolowaru No 45 Kota Surabaya Email: Email: [email protected]
3 Jurusan Teknik Sipil, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Jl Semolowaru No 45 Kota Surabaya Email: [email protected]
ABSTRACT
Soil is a combination of several mineral and organic elements, where the material consists of soil grains, water, and air. Soil itself plays a very important role, especially for the foundation in a building such as a house, building, railroad, etc. Soil improvement is needed so that the building above it does not experience land subsidence. Soil improvement can also be done using chemicals, namely by mixing soil with materials that can stabilize the soil. Alternatives that can be done for soil improvement are the Replacement Soil method, the Separator / Layer method, the Micropile method. This research uses the micropile method so that it is suitable for soft clay soil conditions. From the conclusions after analyzing, it is obtained that the Safety Factor value using the micropile method is 1.5, the required number of micropiles is 1800 pieces, and the distance between the micropiles is 2.5 m. The type of micropile used is the Petung Bamboo type.
Keywords: Soil, Soil Improvement, Micropile
ABSTRAK
Tanah yaitu gabungan dari beberapa unsur mineral dan organik, yang mana materialnya terdiri dari butiran tanah, air, dan udara. Tanah sendiri berperan sangat penting khususnya bagi pondasi dalam sebuah bangunan seperti pada rumah, gedung, jalan kereta api dsb. Perbaikan tanah sangat diperlukan agar bangunan diatasnya tidak mengalami penurunan tanah. Perbaikan tanah juga dapat dilakukan dengan menggunakan bahan kimia, yaitu dengan mencampurkan tanah dengan material yang dapat menstabilkan tanah. Alternatif yang dapat dilakukan untuk perbaikan tanah yakni metode Replacement Soil, metode Separator/Pelapis, metode cerucuk (Micropile). Penelitian ini menggunakan metode cerucuk (micropile) sehingga sesuai untuk kondisi tanah lempung lunak. Dari kesimpulan setelah dianalisa didapatkan untuk nilai Safety Factor menggunakan metode cerucuk (micropile) yaitu sebesar 1,5, cerucuk yang dibutuhkan berjumlah 1800 buah, dan jarak antar cerucuk yaitu 2,5 m. Untuk jenis cerucuk yang digunakan ialah tipe Bambu Petung.
Kata kunci: Tanah, Perbaikan Tanah, Micropile
1. PENDAHULUAN
Tanah bertekstur dari berbagai ukuran dalam butirannya dan terkelompokan mulai dari jenis lempung, pasir, lanau, atau krikil, bergantung terhadap ukuran tiap butirnya. Tanah yaitu gabungan dari beberapa unsur mineral dan organik, yang mana materialnya terdiri dari butiran tanah, air, dan udara.
Tanah sendiri berperan sangat penting khususnya bagi pondasi dalam sebuah bangunan seperti pada rumah, gedung, jalan kereta api dsb. Maka dari itu peran tanah sangatlah penting terhadap pembangunan dalam
sebuah proyek. Tanah juga didefinisikan sebuah material didalamnya yang terdiri atas butiran atau bahan-bahan organik yang telak melapuk.
(Panguriseng, 2017).
Perbaikan tanah sendiri merupakan upaya untuk menstabilkan tanah gunanya yaitu agar bangunan diatasnya tidak mengalami penurunan tanah, sehingga stabil apabila dibangun bangunan diatasnya, perbaikan juga ialah dapat dilakukan menggunakan material seperti bahan kimia, penggunaan campuran tanah
yang dapat membuat stabil tanah tersebut.
(Panguriseng, 2017)
Perbaikan tanah metode Cerucuk (micropile) yaitu suatu metode dimana memiliki tujuan yang tak lain yaitu sebagai penguat tanah dan untuk memberikan ketahanan pada tanah agar tidak mengalami geser. Metode yang dapat diaplikasikan dengan menyusun bambu dengan spesifikasi diameternya yaitu 8 - 15 m dengan cara memasukan secara vertikal pada tanah guna agar daya dukung tanah meningkat jika diberi beban diatasnya, dengan metode ini apabila membangun bangunan yang didapati tanah lunak membuat bangunan diatasnya menjadi kuat dan stabil. Dimana juga metode perbaikan ini cocok diaplikasikan pada daerah yang selalu didapati pada tanah basah/berlempung yang berdekatan misalnya dengan sawah, rawa dan tempat yang selalu tanahnya basah/berlempung. (Darwis, 2017)
Upaya yang dapat digunakan untuk perbaikan tanah seperti menggunakan metode Replacement Soil, Separator/Pelapis, Cerucuk, dll. Untuk kondisi dilapangan pada KM 51+000 – KM 52+500. Dilokasi proyek pembangunan menggunakan perbaikan tanah metode replacement soil. Kondisi Muka Air Tanah (MAT) yang tidak begitu jauh dengan permukaan dapat menyebabkan air naik ketanah, maka dibutuhkan metode yang tepat sebagai pengganti dari metode Replecement Soil, sehingga memerlukan adanya perbaikan tanah yang efesien. maka pada peneliti melakukan analisis perbaikan tanah menggunakan metode cerucuk (micropile). (Peneliti, 2022)
Dengan dilakukannya penelitian ini diharapkan mampu mengganti metode replacement soil dengan metode yang lebih efisien dan lebih baik. Untuk cerucuk (micropile). yang digunakan oleh peneliti yaitu menggunakan jenis bambu petung karena memiliki kelebihan lebih kuat dan lebih murah. Jika dibandingkan dengan menggunakan jenis bambu lain.
Dan nantinya memiliki angka keamanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan eksisting proyek. Dan juga dengan menggunakan metode ini dapat membuat usia rencana proyek pembangunan lebih lama dibandingkan dengan eksisting sebeumnya dan dapat menjegah hal-hal yang tidak diinginkan dikemudian hari seperti penurunan tanah, geser pada tanah yang berlebih dll (Peneliti, 2022)
2. TINJAUAN PUSTAKA Tanah
Tanah ialah lapis teratas dari bumi, yang memiliki ciri atau jenis yang berbeda antara tempat yang satu
dengan tempat yang lainnya. Tanah juga lapisan material awal yang sudah mengalami proses lanjut, dengan dikarenakan perubahan udara, air, serta macam-macam organisme yang sudah mati ataupun hidup. Tanah dapat ditinjau dari tingkat perubahan warna tanah hasil dari pelapukannya, struktur tanahnya, serta komposisi tanah itu sendiri.
Komponen tanah ini tersusun atas air, uadara, bahan- bahan organic, serta bahan yang padat misalnya mineral. Dokuchaev. (1870)
Tanah ialah merupakan bahan bangunan dalam dunia konstruksi, serta merupakan sebuah struktur/inti pada berdirinya sebuah bangunan yang ada diatasnya. Serta memiliki fungsi penyalur beban diatas bangunan.
Maka dari itu peran tanah sangatlah penting terhadap pembangunan dalam sebuah proyek.tak lupa lagi perlu adanya uji tanah didalam sebuah pembangunan proyek, apabila menghiraukan kondisi tanah dan tidak dilakukannya uji tanah maka bangunan dalam sebuah proyek akan mengalami hal-hal yang tidak diiinginkan seperti runtuhnya tanah akibat pergesekan, dan tanah lunak menjadi penyebab utama dari gagalnya suatu pembangunan proyek. Tanah juga didefinisikan sebuah material didalamnya yang terdiri atas butiran atau bahan-bahan organik yang telak melapuk. (Das, 1995)
Perbaikan Tanah
Perbaikan tanah ialah suatu upaya yang bertujuan memperbaiki karakteristik tanah/memperbaikinya.
Perbaikan tanah ini juga dapat mendukung akan kuat geser pada tanah, memperkecil kemungkinan turunnya permeabilititas tanah, serta syarat teknis tanah yang lainnya.proses ini dapat menggunakan campuran kimia, dikeringkannnya tanah, menyalurkan energi.
(Panguriseng, 2017)
Tujuan dari adanya perbaikan tanah sebagai berikut :|
- Dapat meningkatkan daya dukung pada tanah - Kuat geser tanah meningkat
- Memperbesar dan memperkecil permeabilitas tanah
- Kembang susut dalam tanah menjadi kecil Perhitungan Beban (q total) Timbunan
Perhitungan beban sangatlah penting dilakukan gunanya untuk mengetahui berapakah beban yang akan menumpu bangunan diatas tanah yang akan dibangun nantinya. Dengan begitu dapat ditentukan perbaikan tanah yang sesuai dalam membangun sebuah bangunan diatasnya.
Berikut persamaan untuk perhitungan beban (qtotal) menurut (Sopacua, Barbara N, 2021) terdiri dari beban timbunan, beban gandar rel kereta api, beban bantalan, beban balas.
q total = q Gandar kerata api + q Bantalan + q Balas + q timbunan ………(1)
Metode Cerucuk (Micropile)
Menurut NAVFAC DM-7 (1971) cerucuk (micropile) sendiri ialah siuatu metode untuk menstabilkan tanah.
Metode cerucuk ini terdiri dari berbagai jenis contohnya seperti :
- Kayu Gelam - Mahang - Medang - Ubar - Dolken - Bambu dsb
Metode cerucuk bertujuan sebagai berikut :
- Membuat daya dukung tanah menjadi lebih baik dari yang sebelum adanya metode ini, Apabila cerucuk (micropile) ditancapkan kedalam tanah, menyebabkan tanah disekitarnya menjadi padat.
sehingga bisa diambil kesimpulan dengan adanya metode cerucuk (micropile) ini lebih dari satu dapat berpengaruh secara signifikan terhadap pemadatan tanah tersebut.
- Mampu manahan terjadinya proses geser (Slidding). Micropile yang ditujuhkan nantinya dapat mampu menahan geser (Slidding) dari tanah terhadap bidang longsor.
- Mampu mencegah akan kemungkinan terjadi longsoran yang ditimbulkan oleh tanah..
- Menjadikan permeabilitas tanah menjadi kecil apabila dipasangkan cerucuk pada tanah.
Kelebihan dari penggunaan cerucuk ini yakni sebagai berikut :
- Biaya pemasangnnya relative murah
- Prosesnya cukup singkat disbanding perbaikan tanah yang lain
- Relative lebih ringan apabila dibandingkan dengan perbaikan tanah yang lainnya.
- Mudah untuk dikontrol saat pengaplikasiannya dilapangan.
- Fleksibel, lenting pada arah beban horizontal dibandingkan dengan yang lainnya
Berikut cara pemasangan cerucuk dilapangan : - Menghindari kayu yang sudah mati/lapuk
- Tentukan dulu posisi letak MAT (muka Air Tanah) - Sebelum dipasang bamboo yang nantinya dipasangkan harus diperiksa terlebih dahulu bahwa bamboo tersebut telah memenuhi syarat teknik/
persyaratan yang dibutuhkan
- Sebelum dipasang, dilakukan pencegahan dengan memasang cincing baja atau besi yang kuat - Kepala bamboo yang tertanam harus pada
kedalaman yang cukup sehingg gaya dapat memindahkan gaya
Berikut dibawah ini merupakan hal-hal yang harus diperhatikan ketika pemasangnnnya.
- Menghindari kayu yang sudah mati/lapuk, apabila menggunakan kayu yang sudah rusak dapat berdampak buruk nantinya
- Tentukan dulu posisi letak MAT (muka Air Tanah) dengan begitu akan memudahkan proses pemasangan
- Apabila diaplikasikan di lokasi yang rawa atau terdapat kondisi tanah yang berair maka cerucuk yang digunakan harus dalam sehingga menjadi kuat
Berikut dibawah ini ialah Persamaan Perhitungan Perencanaan Cerucuk (Micropile) menurut NAVFAC DM-7, (1971):
M max = σ max x In
c = σ tekan x W………..…(2) Pada pedoman teknis tata cara pondasi cerucuk bambu untuk tanah lunak, ditunjukan bahwa cerucuk ialah susunan tiang yang memiliki ukuran diameter antara 8 - 15 cm yang ditanam kedalam tanah sehingga fungsinya sebagai pondasi,Untuk panjangnya sendiri antara 3,5 - 6 m. didalam (pedoman teknik tata cara pelaksanaan pondasi cerucuk diatas tanah lunak, 2002).
Tabel 1. Persyaratan Cerucuk di Lapangan
Perhitungan Pemasangan Cerucuk (Micropile) Dibawah ini merupakan langkah perhitungan pemasangan Cerucuk (Micropile) sebagai perbaikan tanah, yang mana dimulai dengan perhitungan gaya penahan, faktor relative kekakuan, Gaya lateral, perhitungan gaya horizontal, perhitungan banyaknya kebutuhan cerucuk, serta jarak pasangnya. Dan
dengan melihat spesifikasi dari para ahli seperti tabel diatas. menurut NAVFAC DM-7, (1971) perhitungan pemasangnnya dimulai dari sebagai berikut:
1. Perhitungan untuk gaya penahan (Resisting) Yang mana untuk menghitung gaya penahan (Resisting) menggunakan persamaan dibawah ini:
Cu = Tahanan geser tanah asli
qu = 2 x Cu ……….(3)
2. Perhitungan faktor kekakuan relative (T)
Dimana perhitungan faktor kekakuan relative (T) ialah menggunakan persamaan dibawah ini:
T = (𝐸𝐼
𝑓)1/5………(4)
Dimana:
E = Modulus elastis dari cerucuk (kg/cm2) I = Momen Inersia pada cerucuk (cm4)
f = Koefisien pada variasi modulus didalam tanah (kg/cm3)
T = Faktor kekakuan relative (cm)
Gambar 1. Harga f dari Berbagai Jenis Tanah 3. Perhitungan koefisien momen disebabkan gaya
lateral (Fm)
Untuk mendapatkan Koefisien Momen Disebabkan Gaya Lateral (Fm) menggunakan persamaan berikut untuk nilai Fm didapat setelah hasil Lb/T di lihat pada (Design Manual, NAVFAC DM-7)
Lb /T……….………..(5) 4. Perhitungan gaya horizontal yang nantinya mampu
ditahan satu buah micropile
Untuk dapat menggunakan persamaan dibawah ini:
P max1 cerucuk = Mp max 1 cerucuk
Fm x T x Fk……...(6) Faktor koreksi (Fk) dianalisis menurut Mochtar dan Arya (2002),
5. Perhitungan banyaknya cerucuk yang dibutuhkan Untuk melakukan perhitungan jumlah cerucuk pada satuan panjang, hal pertama yang harus ditentukan ialah tambahan gaya horizontal yang terdapat bidang gelincir sehingga nantinya dibutuhkan dalam menambahkan kuat slidding suatu tanah. Berikut ini merupakan persamaan yang digunakan untuk menentukan banyak cerucuk yang dibutuhkan (n).
M dorong = MR min / SFmin……...………...(7) n = (SF yang direncana−SF yang ada) x MD
P max 1 cerucuk x R ...(8) 6. Perhitungan jaraknya pemasangan cerucuk
Dalam menghitung suatu jarak cerucuk dengan menggunakan persamaan dibawah ini:
Jarak cerucuk (S) = (Lo) / n………(9) 3. METODE PENELITIAN
Metodologi penelitian akan ditampilkan pada flowchart berikut ini:
Gambar 2. Flowchart Penelitian
Lokasi Proyek Pembangunan Jalur Ganda Kereta Api Mojokerto-Sepanjang ini Terletak di Jl. Mojoanyar- Bangsal, Ds. Damarsih, Kecamatan Mojoanyar, Kabupaten Mojokerto Jawa Timur. Berikut ini gambar lokasi proyek pembangunan.
Gambar 3. Lay Out Jalur Ganda KM. 51+000 S/D KM. 52+500
Proyek pembangunan Jalur Ganda Kereta Api Mojokerto-Sepanjang (paket 9) ini dibangun untuk mempermudah akses dari Mojokerto menuju Sepanjang. Pembangunan Jalur Ganda Kereta Api ini adalah sepanjang 3000 m, dari KM 49+500 s/d KM 52+500.
Setelah memperoleh data dilakukan proses analisis yaitu :
1. Perhitungan beban yang akan diterima timbunan gunanya untuk mengetahui beban diatas timbunan tanah lunak dan menganalisis yang akan digunakan sebagai penstabil tanah nantinya 2. Perhitungan nilai Safety Factor menggunakan
metode Cerucuk (Micropile) dengan dihitungnya angka aman dapat ditemukannya angka aman yang lebih baik dari kondisi eksisting proyek pembangunan
3. Perhitungan Cerucuk (Micropile) yang dibutuhkan untuk perbaikan tanah menurut NAVFAC DM-7, (1971). Dengan begitu mampu untuk menentukan banyaknya cerucuk yang dibutuhkan untuk perbaikan tanah pada proyek pembangunan tersebut.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Beban (qtotal) Timbunan
Menurut (Sopacua, Barbara N, 2021) Untuk Beban merata (∑q) yang akan dipakai nantinya sebagai perencanaan dengan rumus dibawah ini, menggunakan persamaan berikut.
sehingga setelah dilakukan perhitungannya beban (q) yang digunakan adalah 31,00 t/m2
Analisa Perkuatan Menggunakan Cerucuk (Micropile)
Selain menggunakan perkuatan geotekstil dalam tugas akhir ini juga menganalisa perkuatan cerucuk. Seperti halnya geotekstil, diawal perencanaan dengan perhitungan manual. Untuk nilai yang direncanakan meliputi nilai angka aman, jari – jari bidang longsor, dan momen dorong. Dalam perencanaan ini dihitung untuk tinggi timbunan yaitu 3 meter. Pada perhitungan ini akan menggunakan micropile tipe cerucuk bamboo petung dengan spesifikasi sebagai berikut:
σ Tekan : 491,02 kg/cm2
σ Tarik : 2282 kg/cm2
σ lentur : 1349,83 kg/cm2
(D) : 10 cm (sesuai dengan
peratuan Pedoman Teknik Tata Cara Pelaksanaan Pondasi Cerucuk minimum)
E : 12,89 𝑥 104 kg/cm2
perhitungan perencanaan micropile yang digunakan dalam perkuatan adalah menggunakan persamaan 2 berikut:
M max : σ max x In
c = σ tekan x W Dimana:
σ max = σ tekan = 492,02 kg/cm2 In = 14𝑥 π x r4
= 14𝑥 3,14 x 54
= 490,625 cm4 C = D2= 5 cm
W =In
C = 490,625
5 = 98,125 cm3 Sehingga:
M max = σ tekan x W
M max = 492,02 kg /cm3 x 98,125 cm3
= 48283,46 kg. cm
= 0,813 t. m
Analisa Perencanaaan Panjang cerucuk (L) Untuk panjangnya (L) cerucuk yang direncanakan adalah 5 meter. Sedangkan untuk persyaratan cerucuk dilapangan diatas tanah lunak menurut Pedoman Teknik Tata Cara Pelaksanaan Pondasi Cerucuk minimum adalah 3,5 m dan maksimum adalah 6 m.
Perhitungan gaya penahan (Resisting)
Untuk perhitungan (resisting) dengan menggunakan persamaan 3 sebagai berikut:
Faktor Modulus (f)
Cu = ketahanan geser tanah asli Cu (slidding) = 0,114 kg/cm2
qu = 2 x Cu
= 2 x 0,114 kg/cm2
= 0,228 kg/cm2
Dengan ploting grafik NAVFAC, DM-7, 1971, sehingga nilainya :
f = 0,064 kg/cm3
Perhitungan Faktor kekakuan relative (T)
Untuk perhitungan (T) ini dengan menggunakan persamaan 4 sebagai berikut:
T = (𝑬𝑰
𝒇)𝟏/𝟓
T = (128900 kg/cm2 x 1017,36 cm4 0,064 kg/cm4 )1/5
T = 72,62 cm
Perhitungan Koefisien Momen disebabkan Gaya Lateral (Fm)
Untuk perhitungan gaya lateral (Fm) dengan menggunakan persamaan 5 sebagai berikut:
Lb / T = 3,3 x 100 / 72,62 = 4,251 Z = 1,8 m
Berdasarkan grafik menurut NAVFAC, DM-7, 1971, maka
didapat:
Fm = 0,9
Perhitungan gaya horizontal yang nantinya mampu ditahan satu buah micropile
Untuk perhitungan ini menggunakan persamaan 6 sebagai berikut:
P max1 cerucuk = Mp max 1 cerucuk Fm x T x Fk M max 1 cerucuk = 0,823 tm
Faktor koreksi (Fk) dianalisis menurut Mochtar dan Arya (2002),
Fk = 2,634 x [0,89 +0,12 𝑥 (𝐷𝐿)
2,69 ] x [0,855 𝑥 𝐶𝑢0,392
2,865 ] Fk = 0,251
P max 1 cerucuk = 0,814
0,9 x (72,82100)x 0,25
= 1,46 t
Menghitung Jumlah Cerucuk yang dibutuhkan Untuk perhitungan ini menggunakan persamaan 7 dan 8 sebagai berikut:
H = 3 m
SF min = 1,3 (angka aman timbunan menurut Federal Register, 1997)
MR min = 10460 kNm R (jari-jari) = 10,65 m
SF rencana = 1,5 (angka aman timbunan menurut Federal Register, 1997)
M dorong = MR min / SFmin
= 10460 kNm / 1,344
= 7782,7 kNm
= 77,82 t.m
n = (SF yang direncana−SF yang ada) x MD Pmax 1 cerucuk x R
= (1,5−1,3) x 7782 1,46 x 10,65
= 2,663 buah = 3 buah Perhitungan jarak Pemasangan Cerucuk
Untuk perhitungan ini menggunakan persamaan 9 sebagai berikut:
Lebar bidang longsor (Lo) = 7 m
(S) = (Lo) / n
(S) = 7 m / 3
= 2,33 m ~ 2,5 m
Sehingga digunakan banyaknya cerucuk per meter sebanyak 3 buah dengan S = 2,5 m tegak lurus.
Berikut Dibawah ini merupakan gambar pelaksanaan perbaikan tanah dilapangan yang dibuat dengan menggunakan metode cerucuk (micropile)
Gambar 2. Potongan Melintang Pemasangan Perbaikan Metode Cerucuk (Micropile)
Gambar 3. Potongan Memanjang Pemasangan Perbaikan Metode Cerucuk (Micropile) 5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan Analisa dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Beban (q) total yang akan diterima oleh timbunan proyek pembangunan ini yaitu sebesar 31 t/m2.
2. Nilai safety factor / angka keamanan stabilitas timbunan tanah dengan metode geotekstil non- woven menggunakan perhitungan manual didapatkan hasil nilai SF = 1,5.
3. Cerucuk (micropile) yang dibutuhkan untuk perbaikan tanah yaitu menggunakan 3 buah cerucuk ditiap meter dengan jarak antara 2,5 m sehingga banyak cerucuk yang dibutuhkan adalah 1.800 cerucuk untuk panjang 1,5 KM.
DAFTAR PUSTAKA
ARH et al. (1971) ‘3. NAVFAC DM-7, , The Journal of the Kyushu Dental Society, 36(4), pp. 747–
748.
Das, B.M. (1995) ‘Mekanika Tanah (Prinsip- prinsip Rekayasa Geoteknik’, Penerbit Erlangga, pp.
1–300.
Dokuchaev. (1870). Mekanika Tanah. Erlangga.
Jakarta.
Panguriseng, D. (2017) ‘Dasar-Dasar Teknik Perbaikan Tanah’, Pustaka AQ, (Agustus), p. 240.
Sopacua, Barbara N, H. (2021) ‘No Title No Title No Title’, Angewandte Chemie International Edition, 6(11), 951–952., 7(2), pp. 2013–2015.
6(11), 951–952., 7(2), pp. 2013–2015.
Wahyudianto, T., Aprianto, & Priadi, E. (2020).
Studi Perkuatan Tanah Dasr (Subgrade) Menggunakan Cerucuk pada Proyek Pelebaran Ruas Jalan Husein Hamzah hingga Ruas Jalan Hasanudin.
1–9.
