KONSTRUKSI JALAN DI ATAS TANAH LUNAK DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE

Geotextile Reinforcement for Road Construction on Soft Soil

Didiek DJARWADI1

ABSTRAK: Pelaksanaan konstruksi jalan diatas tanah lunak dengan perkuatan geotextile dapat menghindarkan terjadinya keruntuhan lokal pada tanah lunak karena rendahnya daya dukung tanah. Keuntungan penggunaan geotextile pada pelaksanaan jalan diatas tanah lunak adalah kecepatan dalam pelaksanaan dan biaya yang relatif lebih murah dibandingkan dengan metoda penimbunan konvensional. Tulisan ini akan mendiskusikan metoda perencanaan jalan diatas tanah lunak dengan menggunakan metoda analisa keseimbangan batas, analisis stabilitas, pemilihan geotextile, penetapan tegangan ijin geotextile, dan satu contoh pelaksanaan jalan diatas tanah lunak di Indonesia. KATA KUNCI: jalan diatas tanah lunak, geotextile, metoda perencanaan. ABSTRACT: Construction of road over soft soils using geotextile reinforcement offer an advantage such as prevent a local failure of the soft soil due its low bearing capacity. Another benefit using geotextile are faster in construction and cost effective compare to conventional methods. This paper discusses the design method of soil reinforcement over soft soil using limit equilibrium method, stability analysis, geotextile selection, determination of allowable stress of geotextile, and a case study of the construction of road on soft soils in Indonesia. KEYWORDS: road construction, soft soil, geotextile, limit equilibrium, design method, case study. 1. PENDAHULUAN Penggunaan konstruksi perkuatan pada tanah lunak pertama kali dilaporkan oleh [1] dengan menggunakan steel mesh dibawah konstruksi timbunan pada daerah pasang surut di Perancis. Perbandingan antara timbunan diatas tanah gambut di Afrika dengan dan tanpa kerkuatan dilaporkan oleh [2]. Konstruksi perkuatan pada timbunan diatas gambut dengan memasang instrumentasi juga dilaporkan oleh [3] yang menyatakan bahwa selain woven polypropylene fabric, tegangan tarik semua jenis geotextile yang diambil contohnya dari pemasangan setahun sebelumnya berkurang antara 25% sampai 36% dari tegangan tarik awalnya, meskipun tidak berpengaruh banyak pada fungsinya.. Penggunaan berbagai jenis geotextile pada 17 lokasi proyek US Army Corps of Engineer di Amerika Serikat pada tanah yang sangat lunak disampaikan oleh [4]. Penggunaan metoda elemen hingga pada design konstruksi timbunan diatas tanah lunak dengan perkuatan pertama kali disampaikan oleh [5]. Tanah timbunan dimodelkan sebagai linier-elastis, sedangkan tanah lunak dimodelkan sebagai anisotropic elastic perfectly plastic. Metoda perencanaan konstruksi timbunan diatas tanah lunak dengan metoda elemen hingga juga disampaikan oleh [6-7].

1 Mahasiswa Doktoral, Bidang Ilmu Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana, Universitas Gadjah Mada, Indonesia.

International Civil Engineering Conference "Towards Sustainable Civil Engineering Practice"Surabaya, August 25-26, 2006

179

Metoda perencanaan dengan analisa keseimbangan batas (limit equilibrium) untuk konstruksi timbunan diatas tanah lunak dengan perkuatan geotextile disampaikan oleh [8-10]. Metoda ini dimaksudkan untuk mencari tegangan yang diperlukan oleh geotextile pada modus keruntuhan yang ditinjau untuk menjaga stabilitas konstruksi. Perumusan yang dipergunakan adalah kaidah yang berlaku pada bidang Mekanika Tanah sehingga memudahkan dalam memahami metoda ini. 2. METODA PERENCANAAN DENGAN ANALISA LIMIT EQUILIBRIUM Timbunan badan jalan diatas tanah lunak akan mengalami penurunan yang besar dan kemungkinan runtuh akibat kurangnya daya dukung tanah lunak terhadap beban timbunan. Suatu cara untuk memperbaiki kondisi tersebut adalah dengan cara penggunaan geotextile yang digelar diatas tanah lunak sebelum pelaksanaan timbunan yang berfungsi sebagai perkuatan (reinforcement). Perkuatan dalam kasus ini hanya bekerja sementara sampai dengan kuat dukung (bearing capacity) tanah lunak meningkat hingga cukup untuk mendukung beban diatasnya. Analisa dengan metoda limit equilibrium akan meninjau tiga modus stabilitas konstruksi timbunan diatas tanah lunak yaitu; stabilitas internal, stabilitas fondasi tanah lunak dan stabilitas keseluruhan konstruksi (overall stability). Gambar 1 menunjukkan tinjauan stabilitas konstruksi timbunan diatas tanah lunak.

Gambar 1. Modus stabilitas pada analisa limit equilibrium

Untuk keperluan perencanaan, profil kuat geser tanah lunak perlu dimodelkan. Dua model dipergunakan untuk mengidealisasikan kuat geser tanah lunak dibawah timbunan yaitu pada lapisan tanah lunak tebal dan tipis. Pada lapisan tanah lunak tebal kuat geser tanah lunak diidealisasikan meningkat sebagai fungsi kedalaman, sedangkan pada lapisan tanah lunak tipis, kuat geser tanah lunak dianggap tetap. Keseimbangan batas pada stabilitas internal seperti terlihat pada Gambar 2, menunjukkan bahwa untuk menghindarkan kerusakan pada konstruksi timbunan, kuat tarik geotextile harus lebih besar dari gaya lateral yang ditimbulkan oleh timbunan diatas tanah lunak.

Gambar 2. Keseimbangan batas pada stabilitas internal

DJARWADI

180

Hubungan antara kuat tarik geotextile pada stabilitas internal (req-int.stab) dengan gaya lateral timbunan (Pfill) dapat disampaikan dengan persamaan: fillstabreq P>int. (1) Seperti disampaikan oleh [11] pada Gambar 3, pada stabilitas internal, perkuatan geotextile harus mempunyai dua fungsi yang masing-masing menambah stabilitas konstruksi timbunan, yaitu fungsi pertama adalah menahan gaya lateral timbunan diatas tanah lunak (req = Pfill). Apabila kuat tarik geotextile lebih besar dari gaya lateral akibat timbunan (req > Pfill), maka fungsi kedua geotextile sebagai perkuatan adalah menjaga agar tidak terjadi keruntuhan fondasi, dan dapat disampaikan dalam persamaan: fdtnfillstabreq PP +=int. (2) dengan req.intstab adalah kuat tarik geotextile yang diperlukan pada stabilitas internal, Pfill adalah gaya lateral oleh timbunan, dan Pfdtn adalah geser antara tanah lunak dengan geotextile.

a) tanpa perkuatan b) dengan perkuatan geotextile

Gambar 3. Diagram kerja perkuatan geotextile (Jewell, 1988) [11]

Pendekatan keseimbangan batas pada stabilitas fondasi seperti yang disampaikan oleh [12] adalah modus keruntuhan fondasi pada lapisan tanah lunak yang tebal adalah akibat rotasi (rotational sliding), seperti terlihat pada Gambar 4a, dan modus keruntuhan pada lapisan tanah lunak yang tipis berbentuk translasi (translation sliding) seperti terlihat pada Gambar 4b.

a) Lapisan tanah lunak tebal b) lapisan tanah lunak tipis

Gambar 4. Keseimbangan batas pada stabilitas fondasi

Pada keruntuhan bentuk rotasi dan translasi pada lapisan tanah lunak yang tebal, keseimbangan momen untuk memperoleh kuat tarik geotextile yang diperlukan dapat disampaikan dengan persamaan:

International Civil Engineering Conference "Towards Sustainable Civil Engineering Practice"

181

( )[ ]a

FSbaScWfdtnreq

...

+= (3)

dan

[ ]FSSPP pafdtnreq =. (4) dengan req.fdtn adalah tegangan ijin geotextile untuk stabilitas fondasi, W adalah berat tanah diatas bidang longsor, a adalah jarak antara permukaan tanah lunak ke titik pusat rotasi, b adalah tebal tanah lunak diatas bidang longsor, Pa dan Pp adalah tekanan aktif dan pasif tanah lunak diatas bidang translasi, dan SF adalah faktor keamanan.

Modus keruntuhan pada stabilitas keseluruhan konstruksi (overall stability) mirip dengan modus keruntuhan fondasi. Perbedaan antara keduanya adalah, pada stabilitas fondasi analisa dilakukan hanya pada bagian tanah lunak saja, sedangkan pada stabilitas keseluruhan, analisa keruntuhan dibuat menyeluruh termasuk timbunan dan fondasi tanah lunak dibawahnya. Gambar 5 menunjukkan pola keruntuhan pada analisa stabilitas keseluruhan konstruksi baik keruntuhan rotasi maupun keruntuhan translasi.

a) lapisan tanah lunak tebal b) lapisan tanah lunak tipis

Gambar 5. Keseimbangan batas pada stabilitas keseluruhan konstruksi

Pada keruntuhan bentuk rotasi dan translasi keseimbangan momen dan gaya untuk memperoleh kuat tarik geotextile yang diperlukan dapat disampaikan dalam persamaan-persamaan:

( ) ( ){ }

abaScWhaPFS fill

ovrstabreq

++=

.3. (5)

dan

[ ]FSSPPP pafillovrstabreq +>. (6) dengan req.ovrstab adalah tegangan ijin geotextile untuk stabilitas keseluruhan, dan h adalah tebal timbunan tanah diatas tanah lunak. 3. PEMILIHAN DAN PENETAPAN TEGANGAN IJIN GEOTEXTILE Tegangan ijin geotextile untuk perencanaan konstruksi perkuatan didefinisikan sebagai kuat tarik ultimate sesuai umur rencana konstruksi dibagi dengan faktor reduksi yang diperhitungkan. Perhitungan tersebut disampaikan oleh [12] dalam persamaan sebagai berikut:

DJARWADI

182

=

cmenvdcall ffff

1.1.1.1. (7)

dengan all tegangan ijin geotexiile, c kuat tarik ultimate geotextile sesuai dengan umur konstruksi, fd faktor reduksi karena mechanical damage, fenv factor reduksi oleh kondisi lingkungan, fm faktr reduksi karena extrapolasi data kuat tarik geotextile, and fc faktor aman konstruksi. Pemilihan geotextile untuk perkuatan dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu f