perbaikan tanah lunak dengan vertical sand … · pada tanah yang terletak pada formasi tanah yang...

MEDIA SOERJO Vol. 13 No. 2. Oktober 2013 123 ISSN : 1978-6239

Sudarto, Perbaikan Tanah Lunak Dengan Vertical Sand Drain Method

Untuk Badan Jalan

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

mailto:[email protected]



Untuk Badan Jalan

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 Test Volumetri dan Gravimetri



Untuk Badan Jalan

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



Untuk Badan Jalan

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;



Untuk Badan Jalan

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.



Untuk Badan Jalan

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.qo1P1 = 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

timbunan, maka akan menaikkan



Untuk Badan Jalan

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.

perbaikan tanah lunak dengan vertical sand … · pada tanah yang terletak pada formasi tanah yang...

Documents