Perkuatan Lereng Dengan Metode Shotcrete [PDF]

Citation preview

PEMODELAN KONSOLIDASI DENGAN VERTIKAL DRAIN PADA LEMPUNG LUNAK



Disusun oleh: Paulus P. Rahardjo Siska lrawan Anastasia Sri Lestari Soeryadedi Soerjaatmadja Helena Anggraenl, T.S.



LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BAN DUNG



1997 -1998



DAFTARISI



KA TA PENGANTAR 1. PENDAHULUAN 2. ALA T DAN PROSEDUR UJI 2.1 Pengambilan Sampe1 2.2 Pengujian dengan alat konsolidasi standar 2.3 Pengujian dengan alat konsolidasi sedang (Box Konsolidasi) 2.4 Pengujian Konsolidasi dengan Vertical Drain 2.5 Geojute 3. TINJAUAN TEORITIS A. Konsolidasi Satu Dimensi B. Konsolidasi dengan Vertical Drain . C. Perkiraan Parameter Konsolidasi dengan Metode Grafik Asaoka 4. KARAKTERISITIK TANAH 5. INTERPRETAS! HASIL A. Konsolidasi Standar B. Box Konsolidasi (Konsolidasi Skala Sedang) C. Konsolidasi Skala Besar 6. UJI KONSOLIDOMETER DAN UNCONFINED COMPRESSION TEST 7. KESIMPULAN 8. REFERENSI



LAMPIRAN A Konsolidasi Standar LAMPIRAN B Konsolidasi Skala Sedang LAMPIRAN C Konsolidasi Skala Besar



KATAPENGANTAR



Keberadaan tanah lunak di Indonesia sangat luas, misalnya pada daerah-daerah pantai sepanjang pantai timur Sumatra, pantai utara Jawa, pantai selatan dan timur Kalimantan serta daerah-daerah lain yang pada umurnnya berada pada dataran rendah di dekat pantai. Dengan kebutuhan laban yang bertambah maka peketjaan pengurukan serta reklamasi menirnbulkan masalah tersendiri berupa masalah stabHitas dan masalah penurunan yang dapat merusak infrastruktur di atasnya. Salah satu metode perbaikan tanah yang dapat digunakan dalam mengatasi masalah ini adalah dengan cara mempercepat proses konsolidasi menggunakan vertikal drain yang pada saat ini tersedia dalam berbagai produk dan umumnya diimpor dari Juar negeri. Penggunaan jute fibre drain yang dipelopori oleh PT. INDONESIA NIHON SElMA merupakan salah satu produk dalam negeri yang merniliki prospek untuk menggantikan geosynthethic vertical drain dan memiliki keuntungan karena tidak menimbulkan problem lingkungan mengingat material jute ( karung goni) bersifat biodegradable. Penelitian ini dimaksudkan untuk menguji efektifitas dari sistem perbaikan tanah menggunakan jute fibre drain dalam skala laboratorium. Hasil penelitian ini sangat bermanfaat bagi mereka yang membutuhkan informasi khususnya dalam teknologi tanah lunak. Penelitian ini dapat diselesaikan sebagai bagian daripada kegiatan yang didanai oleh Universitas Katolik Parahyangan. Untuk mana para peneliti mengucapkan terirna kasih dan berharap bahwa hasil penelitian ini mencapai sasarannya.



Bandung, Desember 2000



Peneliti: • Paulus P. Rahardjo • Siska Irawan • Anastasia Sri Lestari • Soeryadedi Soerjaatmadja • Helena Anggraeni, T.S.



Pemodelan Konsolidasi dengan Vertical Drain pada Lempung Lunak Paulus P. Rahardjo, Siska R. Irawan, Anastasia Sri Lestari, Soeryadedi Soerjaatmadja, Helena Anggraeni T. S. Universitas Katolik Parahyangan, Bandung



ABSTRACT: Reclamation at North Jakarta is one of developing area in Jakarta, Indonesia. These type of materials raised both stability and long term consolidation problems. Shortening the time of consolidation reduces the long term problems. One pratical way is installing vertical drains i. .e. fibre drain made of coconut fibre. It improves thick soft clays deposits to have higher both vertical and radial consolidation rate. Coconut fibre drain is very attactive for countries where coconut fibre is abundant, as well as its low art to manufacture.



.



1 PENDAHULUAN Kondisi tanah di Pantai Utara Jakarta didominasi oleh tanah lunak sehingga banyak konstruksi sipil yang mengalami masalah stabilitas maupun kompresi tanah yang besar. Akibat dari keterbatasan lahan di wilayah Jakarta untuk pembangunan sarana fisik dan infrastruktur menyebabkan pengembangan wilayah dengan cara reklamasi, yaitu melakukan penimbunan daerah pantai di Jakarta Utara. Reklamasi yang direncana.kan meliputi lahan seluas 700 ha yang dibangun di atas tanah lempung dengan konsistensi sangat lunak. Dengan adanya penimbunan tersebut mengakibatkan terjadinya kompresi pada tanah lempung tersebut secara berangsur-angsur yaitu proses konsolidasi. Proses konsolidasi membutuhkan waktu yang relatif lama sehingga pengembangan wilayah pada lokasi reklamasi, sebelum proses konsolidasi selesai akan timbul kendala berupa kerusakan infrastruktur dan struktur bangunan lain. Untuk mempercepat proses konsolidasi dapat digunakan metode perbaikan tanah dengan vertical drain. Dataran pantai Jakarta menghampar dari Serang di sebelah Barat hingga Cirebon di sebelah Timur, terbentuk dari lapisan tanah aluvial yang dibawa oleh aliran sungai dari erosi gunung-gunung berapi di Jawa Barat. Pada muka air laut atau tidak jauh diatasnya umumnya kawasan pantai ini berupa 1m diharapkan rawa. Dengan penelitian implementasi dari hasil penelitian proyek Reklamasi Ancol Timur tidak saja dapat diterapkan untuk daerah Ancol Timur saja, tetapi juga untuk daerah di seluruh dataran pantai tersebut. Tujuan penelitian adalah untuk mempelajari karakteristik fisis lempung lunak endapan pantai di



Jakarta dan efektifitas penggunaan vertical drain dalam mempercepat proses konsolidasi pada lahan reklamasi tersebut. Pengamatan juga dilakukan terhadap perubahan sifat teknis, khususnya peningkatan kuat geser tanah dan sifat kemampatannya di bawah beban timbunan. Sebagai obyek penelitian, diambil daerah Ancol Timur di mana aktivitas reklamasi sedang dilakukan sehingga implementasi dari penelitian ini dapat langsung diaplikasikan. Untuk bahan vertical drc:in digunakan geojute, yang dibuat dari bahan sabut kelapa dan telah diproduksi di Indonesia. 2 ALAT DAN PROSEDUR UJI Pengujian indeks properties tanah dengan standar ASTM dilakukan untuk memperoleh deskripsi jenis tanah dan sifat fisisnya. Pengujian ini tidak dibahas secara khusus dan hasil pengujian digunakan untuk memberikan judgement pada hasil pengujian alat konsolidasi yang digunakan dalam penelitian. Penelitian utama adalah melaksanakan pemodelan konsolidasi di laboratorium maka serangkaian alat konsolidasi dipersiapkan untuk pengujian tersebut. Dalam pemodelan ini pengujian konsolidasi di laboratorium dilakukan dengan cara uji konsolid:tsi standar, skala sedang dan skala besar. Perbedaan uji konsolidasi tersebut adalah pada ukuran sampel dan alat yang digunakan. Khusus pada pengujian konsolidasi skala besar, pelaksanaan pengujian disertai dengan adanya vertical drain yang berperan untuk memperpendek jarak aliran air di dalam tanah.



2.1 Pengambilan Sampel Tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil lokasi Reklamasi_Ancol Timur dimana sebagian dan rencana reklamas1 telah dilaksanakan. Pemboran teknis dilakukan di dekat pengambilan sampel tanah terganggu untuk mendapatkan contoh tanah asli. Mengingat pemodelan konsolidasi ini mempunyai skala yang besar, sampel tanah diambil dalam j~~lah yang eukup banyak dan disiapkan dalam alat UJI dengan cara penempatan slurry (kondisi sampel tanah terganggu) ke dalam box konsolidasi. Sampel tanah asli diambil menggunakan piston sampler sebanyak 6 buah tabung dengan variasi kedalaman 0.50 m- 9.00 m dari perrnukaan tanah tertentu. Adapun sampel tanah terganggu diambil dari sekitar titik pemboran. Kondisi tanah masih dalam keadaan kadar air aslinya. dar~



pengujian ini dapat ditentukan besarnya koefisien konsolidasi (Cv) dan koefisien tekanan tanah lateral (Ko danK). 2.4 Pengujian Konsolidasi dengan Vertical Drain Pada pengujian konsolidasi dengan vertical drain i~i ~igunakan sampel berdiameter 58 em dengan tmgg1 80 em. Drainase satu arah diijinkan terjadi di mana pada bagian bawah sampel, air tidak diperkenankan terdrinase. Vertical drain berupa geojute dipasang di tengah tengah sampel dan sampel seeara keseluruhan dibebani menggunakan kerangka baja yang diisi dengan tanah pasir. Deskripsi alat uji tersebut diberikan pada Gambar 1.



2.2 Pengujian dengan alat konsolidasi standar Uji konsolidasi ini dilakukan sesuai ASTM D243590 yang bertujuan menentukan parameter kompresibilitas seperti koefisien konsolidasi (C ) ~oefisien peru~ahan kemampatan volume mdeks kompres1 (Cc), dan indeks pengembangan (Cs)· Sampel tanah yang disiapkan berdiameter 6.5 em dan tinggi 2 em. Sampel tersebut dimasukkan d~lam sel konsolid~i dengan meletakkan batu pori d1a~as dan/atau d1 bawah tergantung kondisi ?ramase. Sampel tanah dibebani, setiap interval 24 Jam beban diganti menjadi sebanyak dua kali beban sebelumnya. Setelah beban tertentu, beban dikurangi bertahap setiap 24 jam . . ~ada p:ngujian konsolidasi standar ini digunakan Sistlm dramase ganda yaitu air diberikan kesempatan lolos melalui batu pori yang terletak di atas dan di b~w~ sampel: Sedangkan peningkatan beban dibenkan mulru dari 0.1 kg/cm2 hingga 4 kg/cm 2 kemudian dari 4 kg/cm 2 hingga 0.1 kg/cm2 .



(m:):



2.3 Pengujian dengan alat konsolidasi sedang (Box Konsolidasi) Pada pengujian di laboratorium dengan menggunakan uji konsolidasi, digunakan box konsolidasi. Box konsolidasi berukuran 15 em x 15 em dengan tinggi 30 em yang dilengkapi dengan dial gau_ge, stress cell untuk mengukur tegangan honsontal yang bekerja pada sampel tanah. Sedangkan sampel tanah yang disiapkan adalah berukuran 15 em x 15 em x 15 em. Tegangan horisontal dibaca dengan read out unit. Sampel dibebani menggunakan lengan beban den~an rasi? 1: 10 yang diberi peningkatan tegangan vertical dan 0.083 kg/em2 sampai 2.20 kg/cm2. Kondisi drainase yang diizinkan adalah satu arah (single drainage) yaitu dari arab bawah. Dari



80cm



+58 em Gambar 1. Skema Alat Uji Konsolidasi dengan Vertical Drain



Sampel dibuat dengan cara menuangkan slurry yang diambil dari lokasi studi dalam kondisi kadar air aslinya kemudian dibiarkan berkonsolidasi akibat beratnya sendiri sehingga dapat diperoleh suatu sampel slurry dalam keadaan yang kurang lebih homogen. Pada saat penuangan slurry ke dalam sel konsolidasi, vertical drain telah terlebih dahulu disiapkan dalam posisinya. . Tahap berikutnya adalah menempatkan pelat baja d1 pe~ukaan sampel tersebut yang berfungsi sebaga1 penutup yang kedap air sehingga aliran air hanya melalui vertical drain saja. Dengan cara de~ikian, maka konsolidasi berlangsung secara rad1al dan oleh karenanya penelitian ini memfokuskan kepada kinerja dari vertical drain. Pembebanan diberikan dengan cara menempatkan kerangka baja sebagai bak pasir yang beratnya diperhitungkan dalam proses pembebanan. Untuk s~~~jutnya beban diberikan dengan pasir yang dusikan dalam bak tersebut sehingga meneapai tegangan 0.1, 0.2, dan 0.4 kg/cm2 . Proses k?nsolidasi diamati dan penurunan pelat baja, yang dzbaca dari 2 buah dial gauge.



Ou



2.5 Geojute



-=c



Geojute adalah suatu produk lokal dari bahan sabut kelapa yang dianyam sehingga mempunyai penampang kurang lebih 1 em x 10 em. Fungsi dari geojute ini adalah untuk memberikan akses air keluar melalui penampang geojute. Geojute memperpendek jarak drainase sehingga proses konsolidasi dapat dipereepat. Bahan ini dapat mengalami degradasi setelah beberapa bulan di dalam tanah. Namun demikian, sebagaimana fungsi vertical drain yang lain, geojute diharapkan berfungsi dalam tempo tidak lebih dari 6 bulan. Mengingat geojute adalah bahan lokal, maka produk tersebut mempunyai nilai ekonomis yang tinggi sehingga meskipun tidak sama dengan produk luar negeri, geojute merupakan salah satu pilihan untuk altematif perbaikan tanah.



Ot



(iu



v



-



8z 2



acry Ot



+-



Proses konsolidasi di mana terjadi drainase horisontal dalam arah radial disebut konsolidasi radial. Persamaan diferensial untuk konsolidasi radial (Stomatopoulos dan Kotzias, 1985) adalah sebagai berikut:



aue = ch(a2ue2 + au) 0t



rfJr



f)r



di mana: r



= jarak sumbu pola garis alir



eh = koefisien konsolidasi untuk drainase radial (D khiYw) diasumsikan konstan kh = koefisien horisontal



permeabilitas



dalam



arah



D = modulus terkekang



3 TINJAUAN TEORITIS



Yw = berat isi air



A. Konsolidasi Satu Dimensi Derajat konsolidasi rata-rata adalah: Formula dasar untuk teori konsolidasi satu dimensi (Terzaghi, 1925) adalah: 2



au



ax._2



at



8u acry c --=-- -v



at



u = 1-)-/{:J dengan



dimana: ev



=



koefisien konsolidasi



u



= tekanan air pori ekses



Jika dalam arah vertikal tidak terjadi perubahan tegangan terhadap waktu, maka suku kedua dari ruas kanan sama dengan nol. Untuk menentuka:n nilai koefisien konsolidasi digunakan persamaan berikut:



(n n-I J- (3n4n-IJ 2



F(n)



2



= - 2-ln(n)



2



T d2



e v



= -vt



dimana:



di mana:



Tv = faktor waktu yang besamya tergantung atas derajat konsolidasi (U)



rw =radius drainase re =radius pengaruh drainase



d = jarak terpanjang drainase tanah ev = koefisien konsolidasi



Kombinasi konsolidasi vertikal dan radial dapat dinyatakan dengan persamaan diferensial berikut



B. Konsolidasi dengan Vertical Drain



2 2 Ou = c 8 u+ cb(a u+ Ou) Ot



Konsolidasi yang terjadi pada sistem vertical drain adalah kombinasi antara konsolidasi vertikal dan konsolidasi radial. Persamaan diferensial untuk konsolidasi vertikal adalah ,



v



az2



fJr2



dengan U = 1- ""~e-Mzr. v



L...M2



rfJr



Uh



=]-e-8T,/F(n)



dim ana 2m-1



M=--7t



2



C. Perkiraan Parameter Konsolidasi dengan



Metode Grafik Asaoka 0



Gam bar 3. Metode Graflk Asaoka untuk Menentukan Parameter cv dan Prediksi Settlement Akhir (sumber: Geo-Coast '91 -Asaoka, 1978)



...c



..~



.



11



;



0.6



1>11 ~



o.s



E-
11



1.3



1.1 10



100



1000



10000



100000



Waktu (menit)



Gambar B.19. Hubungan tegangan horisontal terhadap walctu pada pemberian tegangan 2.2 kg/cin2 pada konsolidasi skala sedang



)



1.60 1.40



'~\



1.20



bG .:.: -.



1.00



"'a



0.80



e



0.60



\\ \ \ \



~ ;..



0.40



-+- Konsolidasi



0.20



-.-Bolt Konsolidasi



Slll.ndar



~



0.00 O.Ql



~



~



0.1



Tegangan (kglcm2)



Gambar B.20. Perbandingan mv terhadap tegangan yang bekerja



10



)



PEMODELAN KONSOLIDASI DENGAN VERTICAL DRAIN PADA LEMPUNG LUNAK



LAMPIRANB



I{ONSOLIDASI SKALA SEDANG



METODE LoG FITriNG KURVA PENURUNAN TERHADAP WAKTU METODE AsAOKA KOEFISIEN TEKANAN TANAH LATERAL 'I'EGANGAN HORISONTAL VS WAKTU KURVA HUBUNGAN mv VS TEGANGAN



)



Konsolidasi Skala Sedang Tegaogan 0.083kg/cm1



14.8 14.6



i'e-.,



....



..-.. 14.4



~



8



~



14.2



uc.



I~



'



14



8



cu



"' "EQ



13.8 f - -



Oil



=



~



~



1010 menit 2



13.6 f - -



c. = 7.3b: 10_. cm /det



'\



~



\.



13.4 13.2 100



10



1000



10000



Waktu (menit) Gambar B.l. Log Fitting Method pada tegangan 0.083 kg/cm 2



Waktu (menit) 6000



2000



0



8000



10000



12000



0.00



]: fi



~ 5



c..



0.50 1.00



'- .,.._



1.50



l .OO



----



I



Gambar B.2. Hubungan penurunan terhadap waktu



1.90



1.70



e g



~



1.50



00



+ ....



-



1.30



Cl.l



1.10



b = 0.628 rad cv == 8.83 x 10_. cm1/det



0.90



0.90



1.10



1.30



1.50



1.70



S(t) [em] Gambar B.3. Metode Asaoka pada tegang~ 0.0~3 kg/cm1



1.90



Konsolidasi Skala Sedang Tegangan 0.275 kg/cm2 13.5 13



· ~



_...



~



s



~



'Qj



12.5



c.



s ... .6b Cll



12 ~



b.O



.5



E-