DISAIN PENGGALIAN DALAM -...

1

Karya Ilmiah

DISAIN PENGGALIAN DALAM AREAL WADUK KRENCENG

Oleh :

Ir. Geni Firuliadhim, MT.

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JURUSAN TEKNIK SIPIL

2011

POLBAN

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI i

KATA PENGANTAR ii

ABSTRAK iii

1. Latar Belakang 1

2. Rencana Penggalian 1

3. Lereng Konservasi dan Temporary Cofferdam (Tanggul Sementara) 1

4. Batasan Areal Galian 1

5. Fluktuasi Muka Air Waduk 2

6. Sifat Tanah Pondasi Bendungan 2

7. Sifat-Sifat Tanah Galian 2

8. Perhitungan Koefisien Gempa Bumi 10

9. Perhitungan Rembesan 11

10. Perhitungan Lereng Galian 11

11. Hasil Analisa Kestabilan Lereng Kondisi Akhir Penggalian 13

12. Hasil Analisa Kestabilan Lereng Kondisi Areal Galian Tergenang 14

13. Perhitungan Rembesan 15

14. Perhitungan Temporary Cofferdam 18

14.1 Elevasi Banjir Waduk 18

14.2 Lama Penggalian 19

14.3 Elevasi Mercu Temporary Cofferdam 19

14.4 Perhitungan Rembesan Temporary Cofferdam 19

14.5 Perhitungan Kestabilan Lereng Temporary Cofferdam 21

DAFTAR PUSTAKA iv

POLBAN

ii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kepada Alloh SWT akhirnya saya dapat

mempersembahkan karya ilmiah ini untuk teman-teman staf pengajar dan

mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung.

Karya ini berisi contoh disain penggalian dalam areal Waduk Krenceng dengan

tujuan meningkatkan kapasitas waduk dan pemanfaatan tanah untuk timbunan.

Barangkali cara disain dalam laporan karya ilmiah ini adalah tipikal untuk kasus-

kasus yang sama di waduk-waduk yang lain dimana waduk sedang beroperasi.

Atas segala kekurangan dalam laporan karya ilmiah ini, kritik dan saran kami

nantikan untuk kesempurnaan.

Wassalamualaikum Warohmatullahi Wabarakatuh.

Penulis.

POLBAN

iii

DISAIN PENGGALIAN DALAM

AREAL WADUK KRENCENG (DESIGN OF DEEP EXCAVATION IN KRENCENG DAM AREA)

Oleh :

Ir. Geni Firuliadhim, MT.

(Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung)

ABSTRAK

PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI) membutuhkan tanah dalam jumlah yang banyak

untuk bahan timbunan suatu areal industri. Sementara Waduk Krenceng memiliki

potensi untuk ditingkatkan kapasitas tampungnya bila gundukan tanah disisi hulu

dihilangkan. Dua keuntungan sekaligus diperoleh, namun diperlukan kehati-hatian

dalam menata lahan baik untuk selama pelaksanaan maupun masa operasi waduk.

Berkurangnya overburden karena penggalian mungkin dapat menimbulkan masalah

geoteknik.

Kata kunci : galian dalam.

ABSTRACT

PT. Krakatau Tirta Industri (PT.KTI) need much soil for embankment material area

industrial. While the Dam Krenceng have potential for increase to level capacity of

patch, if heaping of land in side upper course was lose, have two profit be found, but

need be carefull in organize the area for plementation and time priod of dam opratio. The

overburden has fallen because the excavation maybe found make problem for engineer

Key word : deep excavation

POLBAN

1

1. Latar Belakang

PT. KTI membutuhkan tanah dalam jumlah yang banyak untuk bahan timbunan suatu

areal industri. Waduk Krenceng memiliki potensi untuk ditingkatkan kapasitas

tampungnya bila gundukan tanah disisi hulu dihilangkan. Berdasarkan pengamatan muka

air Waduk Krenceng sejak dioperasikan Tahun 1984 sampai sekarang adalah sebagai

berikut :

- Elevasi muka air terrendah yang pernah terjadi +16.5 m.

- Elevasi muka air tertinggi +21.5 m berdasarkan pengamatan Tahun 2002 s/d

2007.

- Elevasi muka air rata-rata +19.5 m sepanjang tahun.

2. Rencana Penggalian

Berdasarkan data elevasi muka air terrendah Waduk Krenceng maka PT. KTI

mengusulkan rencana penggalian hingga elevasi +16.5 m dengan harapan menghasilkan

bahan timbunan tanah sekitar 2.9 juta m3 dari luas areal 48.5 hektar.

3. Lereng Konservasi dan Temporary Cofferdam (Tanggul Sementara)

Lereng konservasi adalah lereng buatan hasil penggalian nanti yang berada pada daerah

konservasi dimana disainnya harus cukup aman pada kondisi selama proses penggalian

ataupun di masa yang akan datang termasuk ancaman gempa bumi. Temporary

Cofferdam sangat diperlukan untuk menahan air selama proses penggalian. Tanah galian

diharapkan tidak berupa lumpur karena adanya rembesan dari waduk, oleh karenanya

dilengkapi dengan saluran penangkap bocoran cofferdam. Ukuran lereng konservasi dan

temporary cofferdam secara teknis ditentukan oleh kriteria :

- Lereng yang terbentuk stabil selama masa penggalian.

- Lereng bertrap (tinggi dan lebar 3 m) untuk memudahkan manuver excavator

beroperasi.

- Rembesan air melalui kaki lereng kuantitasnya cukup kecil dan alirannya

tidak membawa butir-butir tanah (boiling).

- Saluran drainase di kaki lereng memiliki ukuran yang cukup untuk

membuang air rembesan ataupun cucuran air hujan. Air disalurkan secara

gravitasi dan atau pemompaan.

- Untuk Temporary Cofferdam, freeboard disediakan selama penggalian 0.5 m

diukur dari elevasi tertinggi muka air waduk.

4. Batasan Areal Galian

Batasan areal galian : di sisi waduk dibatasi temporary cofferdam, sedangkan di sisi yang

lain dibatasi oleh daerah konservasi waduk (50 m) yang tidak boleh diganggu keutuhan

tanahnya ataupun lingkungannya. Dari peta genangan maka daerah konservasi

merupakan daerah hulu yang berbatasan dengan areal tanah milik PT. KTI memiliki

rencana kedalaman galian mencapai 12 m, oleh karenanya perlu didisain kemiringan

lerengnya.

POLBAN

2

5. Fluktuasi Muka Air Waduk

Berdasarkan data pencatatan elevasi muka air waduk dari Tahun 2002 s/d 2007, 1 s/d 5

kali pencatatan setiap bulannya diperlihatkan dalam lampiran laporan ini. Elevasi rata-

rata tiap bulan selama Tahun 2002 s/d 2007 diperlihatkan dalam Tabel 1 berikut ini.

Tabel 1 Fluktuasi Muka Air Waduk (Elevasi, meter). Tahun Jan Feb Maret April Mei Juni Juli Agust Sept Okt Nov Des

2002 19.67 19.55 19.52 19.48 19.87 20.41 20.03 19.20

2003 18.53 19.53 19.77 18.80 19.33 19.48 19.90 20.23 19.80 19.68 19.30 20.20

2004 19.60 20.40 19.95 19.83 19.75 19.70 19.80 19.80 19.66 17.40 17.40

2005 19.00 19.80 19.70 19.50 18.60 19.01 19.60 18.60 19.00 18.00 18.80 19.10

2006 19.80 19.80 20.00 19.05

2007 18.42 19.58 20.00 19.06 19.30 19.55

Rata2= 19.07 19.83 19.85 19.38 19.28 19.41 19.67 19.53 19.58 19.06 19.53 18.99

Elevasi-elevasi penting muka air Waduk Krenceng selama kurun waktu Tahun 2002 s/d

Tahun 2007 :

- Maximum = +21.19 m

- Minimum = +17.40 m

- Rata-rata = +19.52 m

6. Sifat Tanah Pondasi Bendungan

Berdasarkan kondisi geologi pondasi Bendungan Krenceng dan hasil penyelidikan

lapangan menggunakan georadar, hal-hal yang perlu diperhatikan sehubungan dengan

keamanan bendungan adalah sebagai berikut (Belaputera Interplan, Februari 2009).

Pondasi bendungan adalah berupa lapisan tufa batu apung yang bersifat kurang padat,

yang dialasi oleh tufa batu apung kompak setebal sekitar 20 m. Berdasarkan hasil uji

laboratorium (JICA, 1992), kuat tekan berkisar antara 49,24 – 65,43 kg/cm2, sudut geser

dalam (Ф) berkisar antara 33,5 – 34,50. Daya dukung pondasi ini cukup kuat untuk

memikul beban apabila tubuh bendungan akan ditingkatkan, begitu juga kalau dasar

kolam waduk akan digali, untuk memperbesar (meningkatkan) kapasitas waduk eksisting.

Berdasarkan hasil uji coba kelulusan air (Lugeon Test, JICA, 1992), pada lapisan tufa

pumis tersebut, nilai Lugeon adalah Lu=0,2 – 1,2. Hal tersebut telah diperiksa kembali

dengan melakukan uji kelulusan air melalui lubang pemboran saat memasang instrumen

bendungan oleh PT. Mezan DC tahun 2000. Hasil pemeriksaan permeabilitas tersebut

menunjukan kelulusan air, k = 1x10-5

sampai 4x10-4

cm/detik, yang menunjukan bahwa

lapisan pondasi tersebut bersifat semi lulus air.

7. Sifat-Sifat Tanah Galian

Nilai permeabilitas hasil pengukuran di Bulan Agustus 2010 di areal rencana penggalian

diperlihatkan dalam Tabel 2 berikut ini. Dari Tabel 2 itu menunjukkan nilai koefisien

rembes terkecil k = 2.221 x 10-4

cm/detik, tertinggi k = 9.593 x 10-4

cm/detik, dan rata-

rata k = 5.127 x 10-4

cm/detik. Bila dibandingkan dengan nilai koefsien rembesan di

bawah pondasi bendungan k = 4 x 10-4

cm/detik maka dapat dinyatakan bahwa sifat

POLBAN

3

rembesan tanah secara umum di sekitar waduk relative sama, artinya tingkat bocoran di

setiap tempat sama.

Tabel 2. Nilai Permeabilitas Tanah Asli Lapangan

Yang Diambil Bulan Agustus Tahun 2010

Titik Test Koefisien

Permeabilitas, cm/detik

DB.1 1 5.745 x 10-4

2 6.047 x 10-4

3 6.224 x 10-4

4 6.760 x 10-4

5 6.766 x 10-4

DB.2 1 3.706 x 10-4

2 4.228 x 10-4

3 3.585 x 10-4

4 3.828 x 10-4

5 3.592 x 10-4

DB.3 1 7.947 x 10-4

2 4.228 x 10-4

3 9.593 x 10-4

4 7.972 x 10-4

5 8.564 x 10-4

DB.4 1 2.221 x 10-4

2 2.682 x 10-4

3 2.754 x 10-4

4 3.034 x 10-4

5 3.072 x 10-4

Stratigrafi tanah di Potongan pemboran Titik DB.5-DB.3-DB.2 berarah relatif barat laut –

tenggara diperlihatkan dalam Gambar 1. Sedangkan stratigrafi tanah di Potongan

pemboran Titik DB.1-DB.4 berarah relatif barat-timur diperlihatkan dalam Gambar 2.

POLBAN

4

Gambar 1. Penampang Stratigrafi Potongan DB.5-DB.3-DB.2

Gambar 2. Penampang Stratigrafi Potongan DB.1-DB.4

POLBAN

5

Ringkasan hasil uji laboratorium mekanika tanah terhadap sample asli diperlihatkan

dalam Tabel 3 berikut ini. Peta Penyebaran titik-titik pemboran tangan diperlihatkan

dalam Gambar 3 berikut ini.

Tabel 3. Ringkasan Hasil Uji Lab Mektan Terhadap Tanah Asli Agustus 2010

POLBAN

6

POLBAN

7

Gambar 3. Peta Penyebaran Titik-Titik Penyelidikan Tanah Agustus Tahun 2010

POLBAN

8

KS19

KR1

KR2

KR3

KR4

KR5

KR6

KR7

KR8

KR9

KTR1

KTR2

I

I

II

III

II

III

A

B

A

B

KR10

+ 16.50

DAERAH

KONSERVASI

100 M

100

Gam

bar

4 P

eta

To

po

gra

fi W

ad

uk

Kre

ncen

g

POLBAN

9

JALA

N

BEN

DUNG

AN

JALA

N

PO

TON

GA

N B

- B

P B

KAN

AN

KAN

ANK

IRI

KIR

I

+ 2

4.00

+ 2

4.00

Allo

wab

le E

xcav

atio

n

TEM

PORA

RYC

OFF

ERD

AMA

llow

able

Exc

avat

ion

Dre

dge

Line

+ 16

.50

BAT

AS G

ALIA

NB

ATAS

TAN

AH

PT

. KTI

DAE

RAH

KO

NSE

RVA

SI

1

00 M

Gam

bar

5 P

oto

ng

an

Ren

can

a G

ali

an

POLBAN

10

8. Perhitungan Koefisien Gempa Bumi Berdasarkan Peta Zona Gempa Indonesia yang diterbitkan oleh Puslitbang Sumber Daya Air, Balitbang Pekerjaan Umum (Th.2004), besarnya koefisien gempa di lokasi penyelidikan dihitung dengan rumus probabilistic termodifikasi dari Jepang “Seismic Design Guidline for Fill Dam” sebagai berikut :

ho xkk 2 ………………… 1

g

ak d

h ................................... 2

Zxacxvad ............................ 3

Dimana : ko = Koefisien gempa desain terkoreksi di permukaan tanah.

2 = koreksi pengaruh jenis struktur, untuk bendungan type urugan atau upaya perbaikan tanah lunak = 0.5. kh = Koefisien gempa dasar yang tergantung periode ulang T. Z = Koefisien zona gempa ac = Percepatan gempa dasar (g) g = Percepatan gravitasi (cm/detik2) v = Faktor pengaruh jenis tanah setempat. Ad = Percepatan permukaan tanah terkoreksi. Contoh Perhitungan :

- Zona gempa : Zona D dengan koefisien gempa Z = 1.2

- Jenis batuan dasar : Alluvium, periode perdominan Ts = 0.75 detik

- Faktor koreksi : v = 1.2

- Untuk periode ulang gempa : T = 100 tahun

- Percepatan gempa dasar : ac = 0.227 g

- Percepatan permukaan tanah terkoreksi : ad = Z x ac x v = 1.2 x 0.227 x 1.2

- Koefisien gempa dasar : k = 0.368 Peta Zona Gempa Indonesia yang diterbitkan oleh Pislitbang Sumber Daya Air, Balitbang Pekerjaan Umum (2004) dapat dilihat pada Gambar 6.

POLBAN

11

Gambar 6

Peta Zona Gempa Indonesia (Pusat Litbang SDA Tahun2004).

Untuk berbagai periode ulang, ringkasan perhitungan koefisien gempa bumi diperlihatkan

dalam Tabel 3 berikut ini.

Tabel 3. Koefisien Gempa Bumi Berbagai Periode Ulang di Lokasi Waduk Krenceng. Return Period (Years) 10 20 50 100 200 500 1000 5000 10000

Base seismic acceleration

(ac), g0.127 0.155 0.196 0.227 0.255 0.289 0.313 0.364 0.385

Groundsurface acceleration

correction (ad). Cm/second20.198 0.242 0.306 0.354 0.398 0.451 0.488 0.568 0.601

Seismic Coefficient (E) 0.202 0.247 0.312 0.368 0.406 0.460 0.498 0.579 0.613

Gempa-gempa diatas adalah dengan batasan goncangan di permukaan tanah pada lokasi

studi dengan 50% kemungkinan tidak terlampaui dalam 100 tahun. Koefisien gempa

bumi yang dipakai dalam analisa stabilitas lereng galian adalah pada periode ulang 100

tahun. Jadi nilai koefisien gempa bumi yang dipakai adalah E = 0.184.

9. Perhitungan Rembesan

Kuantitas rembesan dari air waduk ke areal galian dihitung dengan menggunakan

program komputer.

10. Perhitungan Lereng Galian

Metoda yang digunakan untuk menghitung kestabilan lereng tanah rencana adalah

dengan metoda modifikasi Bishop (Simplified Bishop Methode). Penggunaan metoda inii

memberikan safety faktor (SF) yang lebih tepat dibandingkan metoda-metoda yang lain.

POLBAN

12

Persamaan yang digunakan pada metoda Bishop sebagai berikut :

............................. 3

dimana :

SF = Faktor keamanan

W = berat slice

c’ = kohesi efektif

’ = sudut geser dalam efektif

B = lebar slice

Error! Reference source not found. menunjukkan skema deskripsi parameter stabilitas

lereng yang berkaitan dengan rumus 3.

Gambar 7. Skema deskripsi parameter stabilitas lereng.

Kondisi analisa :

Kestabilan lereng galian yang memiliki beda tinggi tanah tertinggi dianalisa terhadap 2

kondisi :

1. Kondisi selama pelaksanaan galian : beban kerja di atas tiap-tiap berm 500 kg/m2,

air yang masuk kedalam galian dipompa atau dialirkan secara gravitas keluar

areal galian. Angka keamanan pada kondisi ini serendah-rendahnya 1.5.

2. Kondisi areal galian tergenang air : tidak ada beban kerja diatas berm dan terjadi

gempa bumi dengan nilai koefsien gempa E=0.18. Angka keamanan pada kondisi

ini serendah-rendahnya 1.1.

Analisa stabilitas lereng galian dilakukan dengan program komputer dimana

mendasarkan perhitungan pada keseimbangan gaya dan momen dari Metode Bishop

(rumus seperti di atas) dengan cara irisan pada kondisi seepage dan atau pembebanan di

permukaan tanah.

SF

tgtgtguBwlc

WSF

'.1

sec''

sin

1

POLBAN

13

Dalam perhitungan dengan dipakai :

a. Bidang longsor berbentuk busur lingkaran.

b. Jumlah garis singgung lingkaran longsor coba sebanyak 20 buah.

c. Jumlah pusat lingkaran longsor coba sebanyak 20 x 20 = 400 titik

d. Jadi total jumlah bidang longsor yang dicoba sebanyak = 20 x 400 = 8000 buah.

e. Jumlah irisan 30 buah dengan toleransi 0.01.

f. Strength Model : Mohr-Coulomb

Output perhitungan dengan Program Komputer Kestabilan Lereng diperlihatkan dalam

gambar-gambar berikut ini. Dalam gambar-gambar itu selain memperlihatkan geometri

tanggul , kondisi pembebanan, dan garis freatik diperlihatkan juga :

a) Bidang longsor dan orientasinya.

b) Titik pusat longsor (bulatan merah terbesar) yang memberikan angka factor

keamanan minimum (tercetak angkanya) untuk bidang longsor yang diperlihatkan.

c) Kontur factor keamanan dengan interval yang disesuaikan.

11. Hasil Analisa Kestabilan Lereng Kondisi Akhir Penggalian

Gambar 8 memperlihatkan sketsa output analisa kestabilan lereng galian. Dari gambar-

gambar tersebut diperoleh angka-angka faktor keamanan minimum 1.537, sehingga dapat

dinyatakan bahwa lereng galian selama masa penggalian cukup aman karena angka

keamanan yang dihasilkan lebih besar dari 1.5.

POLBAN

14

1

2

1

2 3

4 5

6

7 8

9 10

11

1213

14 15

16 17

18 19

20

21 2223

24

25

26

27

28

29

30

31 32

1.537

1

2 3

4 5

6

7 8

9 10

11

1213

14 15

16 17

18 19

20

21 2223

24

25

26

27

28

29

30

31 32

Material #: 1 Unit Weight: 18 C: 8 Phi: 24 Model: MohrCoulomb

Material #: 2 Unit Weight: 19 C: 5 Phi: 35 Model: MohrCoulomb

Distance (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ele

vation (

m)

0

4

8

12

16

Gambar 8

Lereng Galian Kondisi Akhir Penggalian, angka factor keamanan Fk = 1.537.

12. Hasil Analisa Kestabilan Lereng Kondisi Areal Galian Tergenang

Gambar 9 memperlihatkan sketsa output analisa kestabilan lereng galian. Dari gambar

tersebut diperoleh angka faktor keamanan minimum 1.114, sehingga dapat dinyatakan

bahwa lereng galian pada kondisi areal galian tergenang air dan terjadi gempa bumi

cukup aman karena angka keamanan yang dihasilkan lebih besar dari 1.1.

POLBAN

15

1

2

1

2 3

4 5

6

7 8

9 10

11

1213

1415

16

17

18

19

20

21 22

23 24

25 26

27

28

29

1.144

1

2 3

4 5

6

7 8

9 10

11

1213

1415

16

17

18

19

20

21 22

23 24

25 26

27

28

29

Distance (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ele

vation (

m)

0

4

8

12

16

Gambar 9

Lereng Galian Kondisi Akhir Penggalian, angka factor keamanan Fk = 1.114.

13. Perhitungan Rembesan

Untuk mengetahui perilaku rembesan air dalam tanah digunakan persamaan umum

diferensial :

tQ

y

Hk

yx

Hk

xyx

............................. 7.3

dimana :

H = Total head (beda tinggi air di hulu terhadap di hilir)

kx = koefisien rembesan dalam arah x.

ky = koefisien rembesan dalam arah y.

Q = debit rembesan

Θ = volume air

t = waktu

Persamaan diatas menyatakan bahwa perbedaan antara aliran masuk dan yang

meninggalkan elemen volume pada sebuah titik setiap waktu adalah sama dengan

perubahan volume air. Secara mendasar persamaan tersebut menyatakan bahwa jumlah

perubahan debit dalam arah x dan y ditambah debit luar adalah sama dengan perubahan

volume air per satuan waktu.

Penggambaran garis-garis ekipotensial dan aliran dalam tubuh tanggul dilakukan dengan

Program Komputer sehingga dapat diketahui dengan cepat dan akurat mengenai : garis

freatik, debit rembesan dalam tanah per satuan lebar, dan kemungkinan bahaya boiling

pada elemen tanah di bagian hilir bendung.

POLBAN

16

Lereng galian dinyatakan aman secara hidrolis bila gradient hidrolis pada kaki lereng

Tanggul bagian hilir tidak melampuai gradient hidrolis kritis tanah lereng. Gradien

hidrolis kritis adalah perbandingan antara berat isi tanah terrendam air (’) terhadap berat

isi air (icr =’/w). Dari data pengujian tanah di laboratorium dilaporkan harga berat isi tanah terrendam air

lapis atas (lanau lempung kepasiran) = 0.85 ton/m3 dan lapis bawah (pasir halus lanauan)

= 0.95 ton/m3. Bila berat isi air 1 ton/m

3, maka gradient hidrolis kritis lapis atas adalah

0.85 dan lapis bawah adalah 0.95.

Untuk mengontrol stabilitas butir-butir tanah yang tersusun dalam tanah asli lereng galian

dilakukan dengan Program Komputer. Analisa rembesan ini dilakukan pada satu

potongan melintang lereng galian yang memiliki beda tinggi tekanan air tertinggi, elevasi

air di badan tanah +24 m (sama dengan elevasi muka air tanah hasil pemboran) dan

elevasi air di dasar galian +16.5 m, beda tinggi air +7.5 m.

Sketsa pemodelan penampang dan data-data sifat rembesan tanah dalam lereng galian

diperlihatkan dalam Gambar 10 berikut ini.

Lanau Lempung Kepasiran

k = 1 x 10-5 cm/detik

Pasir halus kelanauan


Jarak Horisontal (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Ele

va

si (

m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 10

Data Masukan Untuk Analisa Rembesan Air Melalui Masa Tanah

(Kemiringan Lereng 1 V : 2 H, tinggi trap = 3 m dan berm = 3 m).

Hasil analisa rembesan dengan Program Komputer berupa gambar garis-garis aliran,

garis-garis ekipotensial, debit rembesan, dan gradient hidrolis diperlihatkan dalam

Gambar 11 dan Tabel 4. Sedangkan evaluasinya diperlihatkan dalam Tabel 12.

POLBAN

17

Lanau Lempung Kepasiran




6.6858e-007


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Ele

va

si (

m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 11. Jaringan Aliran Rembesan Air Dalam Tanah Lereng.

(Kemiringan Lereng 1 V : 2 H, tinggi trap = 3 m dan berm = 3 m).

Tabel 4 Gradien hidrolis di permukaan tanah kaki lereng tanggul

Pt # Distance (m) XY-Gradient

1 0.00E+00 1.64E-02

2 2.00E+00 1.70E-02

3 4.00E+00 1.87E-02

4 6.00E+00 2.19E-02

5 8.00E+00 2.67E-02

6 1.00E+01 3.35E-02

7 1.20E+01 4.34E-02

8 1.40E+01 5.76E-02

9 1.60E+01 7.97E-02

10 1.80E+01 1.18E-01

11 2.00E+01 2.82E-01

12 2.21E+01 2.39E-01

Max = 2.82E-01

Fk = 3.37

POLBAN

18

XY

-Gra

die

nt

Distance

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0 5 10 15 20 25

Gambar 12. Grafik gradient hidrolis versus jarak terhadap kaki lereng tanggul

Faktor keamanan terhadap boiling untuk lereng 1 V : 2 H :

Gradien hidrolik kritis icr = 0.95

Gradien hidrolik maksimum pada kaki tanggul i = 0.282

Faktor keamanan terhadap boiling : Fk = 37.3282.0

95.0

i

icr > 3 (Ok. Aman terhadap

Boiling ! ! !)

Perhitungan kebocoran lereng galian dengan menganggap tingkat kebocoran sama di setiap

tempat :

Qbocoran = 6.69 x 10-7

m3/detik/m’

Debit bocoran tersebut nanti diperlukan untuk menghitung kapasitas pompa bila air tidak bisa

dikerluarkan secara gravitasi selama masa penggalian. Setelah masa penggalian selanjutnya debit

bocoran ini tidak penting.

14. Perhitungan Temporary Cofferdam

14.1. Elevasi Banjir Waduk

Berdasarkan hasil analisa Tahun 2002 menyatakan bahwa elevasi banjir Waduk Krenceng pada

kala ulang 100 tahun adalah +20.36 m. Grafik elevasi banjir secara rinci diperlihatkan dalam

Gambar 13 berikut ini. Untuk banjir kala ulang 25 tahun diambil elevasi +19.5 m, hal ini dapat

dibandingkan dengan elevasi rata-rata sepanjang tahun selama 26 tahun yang lalu yaitu +19.5 m

dan elevasi rata-rata dari tahun 2002 s/d Tahun 2007 yaitu +19.52 m.

POLBAN

19

-100

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25

Waktu (Jam)

Q (

m3

/s)

Q100 Inflow

Q100 Outflow

Q1000 Inflow

Q1000 Outflow

QPMF Inflow

QPMF Outflow

Kala ulang

Tahun

Debit Inflow

(m3/s)

Debit Outflow

(m3/s)

Tinggi Muka Air

Maksimum (m)

100 162 66 20,36

1000 220 94 20,69

PMF 497 238 22,01

Elevasi puncak bendungan Krenceng + 23,5 m (Pengukuran 2002)

+ 23,5 m

+ 21,5 m

+ 20,1 m

Gambar 13 Tinggi Muka Air Maksimum Kala Ulang

14.2 Lama Penggalian

Untuk memindahkan tanah sebanyak 2.9045 juta m3 dari lokasi waduk ke Plansite ISM milik PT.

KTI diperlukan waktu sekitar 10 bulan. Schedule Penggalian terlampir laporan ini. Dalam

schedul masih perlu dipertimbangkan bila pelaksanaan terbentur musim hujan, alat berat tidak

bisa beroperasi. Disarankan agar penggalian dilakukan 5 bulan dalam setahun di musim kemarau.

Jadi pelaksanaan penggalian 2.9 juta m3 dilaksanakan selama 2 tahun, dalam 1 tahun hanya 5

bulan penggalian.

14.3 Elevasi Mercu Temporary Cofferdam

Selama masa konstruksi diambil freeboard 0.5 m. Jadi Elevasi mercu cofferdam adalah elevasi

muka air banjir +19.5 m (kala ulang 25 tahun) ditambah freeboard 0.5 m sama dengan +20 m.

Typikal penampang Temporary Cofferdam diperlihatkan dalam Gambar 14 berikut ini.

14.4 Perhitungan Rembesan Temporary Cofferdam

Sketsa pemodelan analisa rembesan diperlihatkan dalam Gambar 14. Data-data sifat rembesan

tanah asli dan timbunan masukan sebagai berikut :

Tanah Asli lapis atas (lanau lempung kepasiran) : k = 3 x 10-5 cm/detik

Tanah Asli lapis bawah (pasir halus kelanauan) : k = 4 x 10-4 cm/detik

Tanah timbunan (lanau lempung kepasiran) : k = 5 x 10-5 cm/detik

Pola jaringan aliran melalui tubuh temporary cofferdam diperlihatkan dalam Gambar 15.

POLBAN

20

Gambar 14 Typikal Rencana Temporary Cofferdam

MAB +19.5 m

Timbunan Lanau

Lempung Pasiran

k=5 x 10-5cm/detik

Lanau Lempung Pasiran

k=3 x 10-5 cm/detik

Pasir halus lanauan

k=4 x 10-4 cm/detik

Mercu Cofferdam

+20 m

Analisa Rembesan

Temporary Cofferdam Krenceng

1.2

888e

-007


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Ele

va

si (m

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 15. Jaringan Aliran Rembesan Air Dalam Tubuh Temporary Cofferdam

Tabel 5 Gradien hidrolis di permukaan tanah kaki lereng temporary cofferdam

Pt # Distance XY-Gradient

1 0.00E+00 2.00E-01

2 1.17E+00 2.33E-01

3 1.97E+00 1.77E-01

4 2.77E+00 1.71E-01

5 4.05E+00 1.30E-01

6 5.08E+00 5.16E-02

Max = 2.33E-01

Fk = 4.08

POLBAN

21

XY

-Gra

die

nt

Distance

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 1 2 3 4 5 6

Gambar 12. Grafik gradient hidrolis versus jarak terhadap kaki lereng tanggul

Faktor keamanan terhadap boiling di kaki lereng temporary cofferdam (kemiringan lereng

1V : 2H) :

Gradien hidrolik kritis icr = 0.95

Gradien hidrolik maksimum pada kaki tanggul i = 0.233

Faktor keamanan terhadap boiling : Fk = 08.4233.0

95.0

i

icr > 3 (Ok. Aman terhadap

Boiling ! ! !)

Perhitungan kebocoran lereng galian dengan menganggap tingkat kebocoran sama di setiap

tempat di sepanjang kaki lereng temporary cofferdam :

Qbocoran = 1.288 x 10-7

m3/detik/m’

Debit bocoran tersebut bersama-sama dengan rembesan air dari daerah konservasi nanti

diperlukan untuk menghitung kapasitas pompa bila air tidak bisa dikerluarkan secara gravitasi

selama masa penggalian. Setelah masa penggalian selanjutnya debit bocoran ini tidak penting.

Temporary Cofferdam akan dibongkar untuk menyatukan air dengan genangan yang lama.

14.5 Perhitungan Kestabilan Lereng Temporary Cofferdam

Analisa stabilitas lereng temporary cofferdam dilakukan dengan Program Komputer

mendasarkan perhitungan pada berbagai metoda, salah satunya adalah Metode Bishop

(rumus seperti di atas) untuk menganalisis stabilitas lereng alami maupun buatan dengan

cara irisan pada kondisi seepage dan atau pembebanan di permukaan tanah.

Dalam perhitungan dengan Program Komputer Kestabilan Lereng dipakai :

g. Bidang longsor berbentuk busur lingkaran.

POLBAN

22

h. Jumlah garis singgung lingkaran longsor coba sebanyak 10 buah.

i. Jumlah pusat lingkaran longsor coba sebanyak 10 x 10 = 100 titik

j. Jadi total jumlah bidang longsor yang dicoba sebanyak = 10 x 100 = 1000 buah.

k. Jumlah irisan 30 buah dengan toleransi 0.01.

l. Strength Model : Mohr-Coulomb

m. Cara perhitungan : Metoda Bishop

Dalam analisa perhitungan stabilitas lereng temporary cofferdam akan dihitung faktor

keamanan minimum untuk berbagai kondisi antara lain :

a) Temporary cofferdam selesai dibangun dengan beban selama massa konstruksi

diperhitungkan sebesar 500 kg/m2 bekerja di atas Tanggul selebar jalan operasional

(5 m), tinjauan upstream dan downsream. Pada kondisi ini lereng Tanggul dikatakan

aman terhadap kelongsoran bila angka faktor keamanan terhadap longsor serendah-

rendahnya 1.5.

b) Saluran terisi penuh oleh air. Pada kondisi ini lereng Tanggul dikatakan stabil bila

angka factor keamanan terhadap longsor serendah-rendahnya 1.5.

c) Saluran terisi penuh oleh air pada kondisi gempa bumi. Pada kondisi ini lereng

Tanggul dikatakan stabil bila angka factor keamanan terhadap longsor serendah-

rendahnya 1.25.

Output perhitungan dengan Program Komputer Kestabilan Lereng diperlihatkan dalam

gambar-gambar berikut ini. Dalam gambar-gambar itu selain memperlihatkan geometri

tanggul , kondisi pembebanan, dan garis freatik diperlihatkan juga :

d) Bidang longsor dan orientasinya.

e) Titik pusat longsor (bulatan merah terbesar) yang memberikan angka factor

keamanan minimum (tercetak angkanya) untuk bidang longsor yang diperlihatkan.

f) Kontur factor keamanan dengan interval yang disesuaikan.

POLBAN

23

Water


Lanau lempung kepasiran

Tanah timbunan

(lanau lempung kepasiran)

Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +19.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Ja

rak H

ori

so

nta

l (m

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 13 Data Input dan Geometri Temporary Cofferdam

Hasil Analisa Kestabilan Lereng

Error! Reference source not found. s/d Gambar 19 memperlihatkan sketsa output

analisa kestabilan lereng Temporary Cofferdam dengan Program Komputer. Dari

gambar-gambar tersebut diperoleh angka-angka faktor keamanan minimum berbagai

kondisi, hasil rangkumannya diperlihatkan dalam Tabel 6.

Dari Tabel 6 dapat disimpulkan bahwa angka faktor keamanan kestabilan lereng

temporary cofferdam dengan tinggi 3.5 m dari dasar galian berkisar 1.305 – 1.957. Angka

keamanan terkecil adalah pada kondisi waduk terisi penuh air mencapai elevasi +19.5 m

pada sisi hilir (downstream) sewaktu terjadi gempa bumi (Koef Gempa 0.18) yaitu 1.361

> 1.25 (angka minimum yang disyaratkan). Dengan demikian maka dapat disimpulkan

bahwa lereng temporary cofferdam dan tanggul cukup stabil.

Tabel 6 Rekapitulasi Angka Kestabilan Lereng Tanggul

Yang Diijinkan Hasil Keterangan

Kondisi Tanggul Selesai Dibangun

Stabilitas lereng sebelah hulu 1.50 1.543 Aman

Stabilitas lereng sebelah hilir 1.50 1.957 Aman

Kondisi Tanggul Terisi Penuh Air



Kondisi Saluran Terisi Penuh Air + Gempa Bumi



Kondisi Yang DianalisaFaktor Keamanan Kestabilan Lereng

Sumber : Hasil analisa 2011

No.

1

2

3

POLBAN

24

1.543

Water



Tanah timbunan


Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +16.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Jara

k H

ori

son

tal

(m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 14 Stabilitas Lereng Tanggul Kondisi Selesai Dikonstruksi Sisi Upstream.

1.957

Water



Tanah timbunan


Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +16.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Jara

k H

ori

son

tal

(m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 15 Stabilitas Lereng Tanggul Kondisi Selesai Dikonstruksi Sisi Downstream.

POLBAN

25

2.688

Water



Tanah timbunan


Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +19.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Jara

k H

ori

son

tal

(m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 16 Stabilitas Lereng Tanggul Kondisi Saluran Terisi Air Sisi Upstram.

1.919

Water



Tanah timbunan


Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +19.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Jara

k H

ori

son

tal

(m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 17 Stabilitas Lereng Tanggul Kondisi Saluran Terisi Air Sisi Downstram.

POLBAN

26

1.505

Water



Tanah timbunan


Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +19.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Jara

k H

ori

son

tal

(m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 18 Stabilitas Lereng Tanggul Kondisi Saluran Terisi Air Sisi Upstram Sewaktu

Gempa Bumi.

1.358

Water



Tanah timbunan


Beban kerja

500 kg/m2

Elevasi +19.5m

Elevasi (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Jara

k H

ori

son

tal

(m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Gambar 19 Stabilitas Lereng Tanggul Kondisi Saluran Terisi Air Sisi Downstram

Sewaktu Gempa Bumi.

.

POLBAN

iv

DAFTAR PUSTAKA

1. Bowles, J. E. (1988), “Principles of Geotechnical Engineering”, McGraw-Hill,

Singapore.

2. Brinkgreve & Vermeer (1998), “PLAXIS: Finite Element Code for Soil and Rock

Analyses”, A. A. Balkema, Rotterdam, Netherlands.

3. Carter & Bentley, “Correlations of Soil Properties”, Pentech Press, London.

4. Koerner, M.K., (1985), “Construction and Geotechnical Methods in Foundation

Engineering”, McGraw-Hill.

5. Robertson & Companella (1983), “Interpretation of Cone Penetration Tests”,

Canadian Geotechnical Journal.

POLBAN

DISAIN PENGGALIAN DALAM -...

Documents

Transcript of DISAIN PENGGALIAN DALAM -...