Tugas :

TEKNOLOGI BAHAN KONSTRUKSI JALAN(Metode Perbaikan Tanah dengan Vertical Drain pada

Konstruksi Jalan)

NURHIDAYATP23002210010

PROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2011

BAB I

PENDAHULUAN

Keberadaan jalan sangat diperlukan untuk menunjang laju

pertumbuhan ekonomi, seiring dengan meningkatnya kebutuhan sarana

transportasi yang dapat menjangkau daerah – daerah terpencil yang

merupakan sentra produksi pertanian. Jaringan jalan raya yang merupakan

prasarana transportasi darat yang memegang peranan penting dalam

sektor perhubungan, terutama untuk kesinambungan distribusi barang dan

jasa, serta masyarakat dan untuk pengembangan wilayah.

Perencanaan peningkatan jalan merupakan salah satu upaya untuk

mengatasi permasalahan lalu lintas. Sehubungan dengan permasalahan lalu

lintas, maka diperlukan penambahan kapasitas jalan yang tentu akan

memerlukan metoda efektif dalam perancangan maupun perencanaan agar

diperoleh hasil yang terbaik dan ekonomis, tetapi memenuhi unsur

kenyamanan, keamanan dan keselamatan pengguna jalan.

Salah satu kesulitan pengembangan prasarana jalan terbenturnya

pelaksanaan pembangunan tersebut dengan keadaan tanahnya yang jelek

seperti berupa tanah lempung lembek atau tanah organik yang tidak bisa

dihindarkan, misalnya tanah lempung lembek dengan daya dukung

tanahnya yang sangat kecil, pemempatan besar, dan koefisien

permeabilitas kecil. Adapun usaha untuk mengatasi rendahnya daya

dukung dari tanah dasar yaitu dengan penanganan secara khusus dalam

tulisan ini kami mengangkat tema yakni Metode Perbaikan Tanah

dengan Vertical Drain pada Konstruksi Jalan

Penurunan tanah pada konstruksi teknik sipil akibat proses

konsolidasi tanah pendukung merupakan salah satu aspek utama dalam

bidang geoteknik terutama pada lapisan tanah kohesif lunak. Proses

konsolidasi adalah suatu proses disipasi air pori terhadap fungsi waktu.

Pada awalnya teori konsolidasi 1-D ditemukan oleh Terzaghi (1925), dengan

menganggap nilai koefisien konsolidasi (Cv) yang konstan dan pengaliran

yang terjadi satu arah (arah vertikal) selama proses konsolidasi

berlangsung. Biot (1941) mengembangkan teori konsolidasi 1-D dari

Terzaghi dengan menganggap koefisien konsolidasi (Cv), tegangan vertikal

efektif dan kelebihan tekanan air pori yang bekerja merupakan fungsi

transient dan pengaliran yang terjadi selama proses konsolidasi dalam tiga

arah (multy dimensional case).

Gambar 1.1 Aliran air pori akibat proses konsolidasi

Penanggulangan terhadap penurunan yang besar dan waktu

penurunan yang lama pada tanah lempung lembek yang di bebani

merupakan masalah yang harus diperhatikan karena tanah lunak memiliki

kerapatan rongga yang rendah. Umumnya lapisan tanah lunak terdiri dari

tanah yang sebagian besar adalah butir-butir sangat kecil serta memiliki

kemampatan besar dan koefisien permeabilitas yang kecil, sehingga jika

pembebanan konstruksi melampaui daya dukung kritis, maka kerusakan

tanah akan terjadi. Meskipun intensitas beban tersebut kurang dari daya

dukung kritis, dalam jangka waktu yang lama besarnya penurunan akan

terus meningkat, sehingga akan mengakibatkan permukaan tanah di

sekeliling konstruksi naik atau turun, atau terjadi penurunan muka air tanah

atau pengeringan air di tengah konstruksi yang pada akhirnya

mengakibatkan kerusakan di sekitar konstruksi.

Berdasarkan hal tersebut di atas perlu diadakan perbaikan pada

kondisi tanah kohesif lunak. Penurunan dapat direduksi dengan

menambahkan kerapatan rongga dari pemampatan partikel tanah. Salah

satu cara untuk menanggulangi masalah tersebut di atas adalah dengan

memperbaiki karakteristik tanahnya, antara lain dengan memasang vertikal

drain supaya terjadi aliran drainase ke arah horizontal disamping aliran ke

arah vertikal. Dengan adanya pemasangan vertikal drain tersebut maka

waktu yang diperlukan untuk penurunan tanah tersebut menjadi lebih

singkat. Drain-drain vertikal tersebut bisa diisi pasir (bahan yang

permeabilitasnya besar), atau bisa juga menggunakan sintetik drain

berbentuk pita. Vertikal drain konvensional atau dikenal dengan vertikal

sand drain sudah banyak ditinggalkan dan fungsinya digantikan oleh

prefabricated vertikal drain yang menggunakan bahan geotekstil atau

bahan sintetis. Banyak faktor yang mempengaruhi kinerja dari vertikal drain

sintetis antara lain bentuk core yang dapat dialiri, geometris core, tekanan

lateral yang bekerja dan lain-lain.

Langkah–langkah yang dilakukan untuk perbaikan tanah dengan

metode vertikal drain adalah 1) Uji laboratorium; pengujian di laboratorium

diawali dengan pengambilan sampel di lapangan dengan menggunakan alat

sondir pada titik pengamatan. Sampel tersebut kemudian dibawa ke

laboratorium dan diuji sesuai dengan prosedur. Dari pengujian tersebut

diperoleh parameter-parameter yang diperlukan sebagai berikut; indeks

pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Ch). 2) Perencanaan vertikal

drain; data yang diperoleh dari uji di laboratorium selanjutnya digunakan

pada perencanaan vertikal drain. Kemudian diameter dan jarak kolom dari

vertikal drain ditetapkan. 3) Analisa stabilitas dan penurunan; analisa

stabilitas dan penurunan pada tanah perlu dilakukan dalam perencanaan

suatu bangunan terutama pekerjaan konstruksi, dengan tujuan untuk

mengetahui keamanan dari hasil yang direncanakan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. STABILISASI TANAH

Stabilisasi tanah adalah upaya rekayasa untuk memperbaiki mutu

tanah yang tidak baik dan meningkatkan mutu dari tanah yang sebetulnya

sudah tergolong baik. Tujuan dari stabilisasi tanah yaitu untuk

meningkatkan kemampuan daya dukung tanah dalam menahan serta

meningkatkan stabilitas

tanah.

Pada umumnya ada dua cara stabilisasi tanah, yaitu dengan cara

mekanis dan cara kimiawi. Stabilisasi tanah secara mekanis bertujuan untuk

mendapatkan tanah yang bergradasi baik (well graded) sedemikian rupa

sehingga dapat memenuhi spesifikasi yang diinginkan. Pada prinsipnya

stabilisasi tanah secara mekanis dengan penambahan kekuatan dan daya

dukung terhadap tanah yang ada dengan mengatur gradasi dari butir tanah

yang bersangkutan dengan meningkatkan kepadatanya. Menambah dan

mencampur tanah yang ada (natural

soil) dengan jenis tanah yang lain sehingga mempunyai gradasi baru yang

lebih

baik. Yang perlu diperhatikan dalam stabilisasi tanah secara mekanis adalah

gradasi butir tanah yang memiliki daya ikat (binder soil) dan kadar air.

Stabilisasi secara kimiawi dapat dilakukan dengan penambahan

bahan

additive, di Indonesia stabilisasi secara kimiawi dilakukan pada tanah-tanah

kohesif (tanah liat) karena tanah liat tersebut secara ekonomis dipakai

stabilizing

agent.

Stabilisasi dapat dilakukan berupa tindakan-tindakan sebagai berkut:

Perbaikan Secara dinamis yaitu pemadatan tanah dengan alat pemadat

gradasi dengan cara menambah tanah pada fraksi tertentu yang

dianggap kurang sehingga tercapai suatu gradasi yang rapat. Fraksi yang

kurang biasanya adalah fraksi yang berbutir kasar, cara yang dilakukan

adalah mencampur tanah dengan fraksi butir kasar seperti pasir dan

kerikil atau pasir saja

Stabilisasi kimiawi dengan menambahkan bahan kimia tertentu sehingga

terjadi reaksi kimia. Bahan yang biasanya digunakan antara lain portland

cement, kapur tohor dan bahan kimia lainya. Stabilisasi ini dilakukan

dengan dua cara yaitu mencampur tanah dengan bahan kimia kemudian

diaduk dan dipadatkan, cara kedua adalah memasukan bahan kimia

kedalam tanah (grouting).

Pembongkaran dan penggantian tanah jelek. Pada tanah yang

mengandung bahan organik akan terjadi pembusukan apabila terkena

beban akan mengalami penurunan yang tidak sama. Perbaikan dilakukan

dengan mengganti tanah dengan tanah yang berkualitas baik, misalnya

dengan tanah yang memiliki CBR yang sesuai.

Untuk tanah yang mempunyai sifat yang tidak sesuai terhadap rencana

teknis atau pada tanah lempung, yang mempunyai perilaku yang kurang

menguntungkan konstruksi sipil karena daya dukung yang sangat rendah,

tanah tersebut dapat dilakukan stabilisasi atau diperbaiki dengan beberapa

cara, yang sering dilakukan antara lain:

Perbaikan permukaan tanah dengan menggunakan drainase.

Perpindahan yaitu dengan mengganti lapisan tanah yang tidak

menguntungkan atau jelek.

Timbunan imbangan (counter weight fill), misal untuk bangunan tanggul

dimaksudkan untuk mengimbangi sisi tanggul supaya stabil, bilamana

tidak diperoleh faktor keamanan yang diperlukan terhadap longsoran

selama penimbunan dilaksanakan.

Memberikan pembebanan perlahan-lahan diterapkan bilamana kekuatan

geser tanah pondasi tidak besar dan cenderung akan runtuh jika

timbunan dilaksanakan dengan cepat, tetapi berakibat pekerjaan

bertambah lama.

2.1.1. Stabilisasi Tanah Ekspansif Dengan Cara Removal dan

Replacement

Metode ini dilakukan dengan cara mencampur tanah ekspansif dengan

tanah non ekspansif, diharapkan dengan mencampur kedua jenis tanah ini

dapat memperbaiki sifat dari tanah ekspansif. Tinggi dari timbunan tanah

non ekspansif harus tepat agar didapat kekutan yang diinginkan. Tidak ada

petunjuk yang tepat, berapa tinggi timbunan tersebut. Menurut Chen (1988)

merekomendasikan 1 meter sampai dengan 1,30 meter.

Keuntungan dari metode ini adalah:

Tanah non ekspansif yang dicampurkan mempunyai sifat density dan

daya dukung lebih besar, sehingga dapat memperbaiki tanah ekspansif

yang mempunyai nilai density rendah.

Biaya dari metode ini lebih ekonomis dari metode stabilisasi tanah

ekspansif lainya, karena metode ini tidak membutuhkan peralatan

konstruksi yang mahal.

Kerugian dari metode ini adalah ketebalan dari tanah ekspansif yang telah

dicampur dengan tanah non ekspansif akan menjadi lebih tebal sehingga

memungkinkan tidak sesuai dengan ketebalan yang telah ditentukan.

2.1.2. Stabilisasi Tanah Ekspansif Dengan Cara Remolding dan

Compaction

Swelling potensial dari tanah ekspansif dapat diperbaiki dengan cara

merubah nilai density tanah tersebut (Holtz,1959). Metode ini menunjukkan

bahwa pemadatan pada nilai density yang rendah dan pada kadar air

dibawah kadar optimum yang terlihat pada test Standart Proctor dapat

mengakibatkan lebih sedikit swelling potential dari pemadatan pada nilai

density yang tinggi dankadar air yang lebih rendah.

2.1.3. Stabilisasi tanah Ekspansif Dengan Cara Chemical

Admixtures

a. Stabilisasi Tanah Dengan Kapur

Stabilisasi tanah dengan kapur telah banyak digunakan pada proyekproyek

jalan dibanyak negara. Untuk hasil yang optimum kapur yang digunakan

biasanya antara 3% sampai dengan 7%. Thomson (1968) menemukan

bahwa

dengan kadar kapur antara 5% sampai dengan 7% akan menghasilkan

kekuatan yang lebih besar dari kadar kapur 3%.

b. Stabilisasi Tanah Dengan Semen

Hasil yang didapat dengan stabilisasi tanah dengan semen hampir sama

stabilisasi tanah dengan kapur. Menurut Chen (1988) dengan

menambahkan semen pada tanah akan dapat meningkatkan shrinkage limit

dan shear strength.

c. Stabilisasi Tanah Dengan Fly ash.

Fly ash dapat juga dipergunakan sebagai stabilizing agents karena apabila

dicampur dengan tanah akan terjadi reaksi pozzolonic. Pada tanah lunak

kapur yang akan dicampur fly ash dengan perbandingan satu banding dua

terbukti dapat meningkatkan daya dukung tanah.

2.2. DAYA DUKUNG TANAH

Tanah yang akan dibangun suatu konstruksi diatasnya, diharuskan

mempunyai nilai daya dukung tanah yang besar. Hal ini dimaksudkan agar

kekuatan tanah tidak terlampaui oleh beban yang ada diatasnya. Apabila

kekuatan tanah terlampaui maka penurunan yang berlebihan akan

berakibat terjadinya kerusakan struktur yang ada diatasnya.

Untuk tanah lempung pembuatan konstruksi diatasnya akan selalu

menimbulkan tegangan pori. Biasanya waktu yang diperlukan untuk

penyusutan tegangan pori jauh lebih lama daripada waktu yang diperlukan

untuk mendirikan konstruksi diatas lapisan lempung tersebut. Ini berarti

kekuatan geser tanah lempung tidak akan banyak mengalami perubahan

selama masa pembangunan konstruksi tersebut.

Nilai daya dukung tanah diperoleh dari hasil pengujian CBR

(California

Bearing Ratio), baik dari pengujian lapangan maupun hasil pengujian

laboratorium. Untuk lapisan tanah dasar asli nilai CBR didapat dari uji

lapangan dengan alat DCP (Dynamic Cone Penetrometer) atau dengan alat

sondir. Dapat juga dilakukan pengujian di laboratorium dengan cara

pengambilan contoh tanah dengan silinder (mold)

Daya dukung tanah asli (lempung lunak) dibawah timbunan dapat

dianalisa dengan rumus Terzaghi (1943).

qult = q’ + q”

Keterangan :

q’ = porsi daya dukung yang diasumsikan tanpa berat tanah pondasi

q” = porsi daya dukung dari berat tanah pondasi.

2.3. KONSOLIDASI

Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan–lahan

pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran

sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus–menerus sampai

kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total

benar–benar hilang.

Jangka waktu terjadinya konsolidasi tergantung pada bagaimana

cepatnya tekanan air pori yang berlebih akibat beban yang bekerja dapat

dihilangkan. Karena itu koefisien permeabilitas merupakan faktor penting di

samping penentuan berapa jauh jarak air pori yang harus dikeluarkan dari

pori-pori yang ukurannya bertambah kecil untuk dapat meniadakan tekanan

yang berlebihan. Kasus yang paling sederhana adalah konsolidasi satu

dimensi, di mana kondisi regangan lateral nol mutlak ada.

.

BAB III

METODE VERTICAL DRAIN UNTUK PERBAIKAN TANAH

PADA KONSTRUKSI JALAN

3.1. VERTICAL DRAIN

Tanah lempung lunak jenuh adalah tanah dengan rongga kapiler yang

sangatecil sehingga proses konsolidasi saat tanah dibebani memerlukan

waktu cukup lama, sehingga untuk mengeluarkan air dari tanah secara

cepat adalah dengan mebuat vertical drain pada radius tertentu sehingga

air yang terkandung dalam tanah akan termobilisasi keluar melalui vertical

drain yang telah terpasang.

Vertical drain ini dapat berupa stone column atau menggunakan

material fabricated yang diproduk oleh geosinindo atau pabrik yang lainnya.

Pekerjaan vertical drain ini biasanya dikombinasikan dengan pekerjaan pre-

load berupa timbunan tanah, dengan maksud memberikan beban pada

tanah sehingga air yang terkandung dalam tanah bisa termobilisasi dengan

lebih cepat.

3.2. PERKEMBANGAN VERTIKAL DRAIN

Pada tahun 1925, Daniel E. Moran memperkenalkan pemakaian drainase

dari kolom-kolom pasir untuk stabilitas tanah pada kedalaman yang besar

dan selanjutnya keberhasilan drainase tipe ini dipakai disebelah barat

benua Amerika (Amerika Serikat) dan pada tahun 1944 disebelah timur

negara tersebut. Tipe drainase selanjutnya dikenal dengan drainase

vertikal. Sejak tahun itu, pemanfaatan drainase vertikal yang dikenal

dengan metode vertikal drain berkembang demikian pesat, umumnya

dalam pekerjaan-pekerjaan konstruksi timbunan untuk jalan raya, tanggul,

tanah hasil reklamasi pantai.

Pada tahun 1936, diperkenalkan sistem vertikal drain dengan bahan sintesis

oleh Kjellman di Swedia. Setelah di tes di beberapa tempat pada tahun

1937 dengan bahan calboard wick mendapat sambutan yang hangat dari

para ilmuwan. Sejak saat itu pengembangan vertikal drain dilanjutkan

menggunakan berbagai macam bahan. Ini dilakukan para ilmuan agar

dapat mempercepat waktu penurunan konsolidasi yang lama.

Pengembangan yang terbaru bagi vertikal drain adalah vertikal drain

sintesis. Dengan memenuhi persyaratan untuk kelayakan vertikal drain dan

bahkan vertikal drain sintesis dapat mempercepat waktu penurunan

konsolidasi lebih cepat dari bahan-bahan terdahulunya sehingga menjadi

pilihan utama saat mengatasi masalah konsolidasi.

3.3. PRINSIP VERTIKAL DRAIN

Laju konsolidasi yang rendah pada lempung jenuh dengan

permeabilitas rendah, dapat dinaikkan dengan menggunakan drainasi

vertikal (vertical drain) yang memperpendek lintasan pengaliran dalam

lempung. Kemudian konsolidasi terutama diperhitungkan akibat pengaliran

horisontal radial, yang menyebabkan disipasi kelebihan tekanan air pori

yang lebih cepat, pengaliran vertikal kecil pengaruhnya. Dalam teori, besar

penurunan konsolidasi akhir adalah sama, hanya laju penurunannya yang

terpengaruh.

Gambar 3.1 Aliran air pori pada vertikal drain

Metode tradisional dalam membuat vertikal drain adalah dengan

membuat lubang bor pada lapisan lempung dan mengisi kembali dengan

pasir yang bergradasi sesuai titik. Diameternya sekitar 200–600 mm dan

saluran drainase tersebut dibuat sedalam lebih dari 5 meter. Pasir harus

dapat dialiri air secara efisien tanpa membawa partikel–partikel tanah yang

halus. Drainase cetakan juga banyak digunakan dan biasanya lebih murah

daripada drainase urugan untuk suatu daerah tertentu. Salah satu jenis

drainase cetakan adalah drainase prapaket (prepackage drain) yang terdiri

dari sebuah selubung filter, biasanya dibuat dari polypropylene, yang diisi

pasir dengan diameter 65 mm. Jenis ini sangat fleksibel dan biasanya tidak

terpengaruh oleh adanya gerakan–gerakan tanah lateral. Jenis lain drainase

cetakan adalah drainase pita (band drain), yang terdiri dari inti plastik datar

dengan saluran drainase yang dikelilingi oleh lapisan filter, yang mana

lapisan tersebut harus memiliki kekuatan untuk mencegah jangan sampai

terselip ke dalam saluran. Fungsi utama dari lapisan itu adalah untuk

mencegah penyumbatan partikel–partikel tanah halus pada saluran di

dalam inti. Ukuran band drain ini adalah 100 mm kali 5 mm dan diameter

ekivalennya biasanya diasumsikan sebagai keliling dibagi π. Drainase

cetakan dipasang dengan cara menyelipkan drainase cetakan ke dalam

lubang bor atau dengan menempatkannya di dalam sebuah paksi (mandrel)

atau selubung (casing) yang kemudian dipancang ke dalam tanah atau

digetarkan di tanah.

Karena tujuannya adalah untuk mengurangi panjang lintasan

pengaliran, maka jarak antara drainasi merupakan hal yang terpenting.

Drainasi tersebut biasanya diberi jarak dengan pola bujur sangkar atau

segitiga. Jarak antara drainasi tersebut harus lebih kecil daripada tebal

lapisan lempung dan tidak ada gunanya menggunakan drainasi vertikal

dalam lapisan lempung yang relatif tipis.

Untuk mendapatkan desain yang baik, koefisien konsoli¬dasi horisontal dan

vertikal (Ch dan Cv) yang akurat sangat penting untuk diketahui. Biasa¬nya

rasio Ch /Cv terletak antara 1 dan 2, semakin tinggi rasio ini, pemasangan

drainasi se¬makin bermanfaat. Nilai koefisien untuk lempung di dekat

drainasi kemungkinan men¬jadi berkurang akibat proses peremasan

(remoulding) selama pemasangan (terutama bila di-gunakan paksi),

pengaruh tersebut dinamakan pelumasan (smear). Efek pelumasan ini

dapat diperhitungkan dengan mengasumsikan suatu nilai Ch yang sudah

direduksi atau dengan menggunakan diameter drainasi yang diperkecil.

Masalah lainnya adalah diameter drainasi pasir yang besar cenderung

menyerupai tiang-tiang yang lemah, yang mengurangi kenaikan tegangan

vertikal dalam lempung sampai tingkat yang tidak diketahui dan

meng¬hasilkan nilai tekanan air pori berlebihan yang lebih rendah dan

begitu pula halnya dengan penurunan konsolidasi. Efek ini minimal bila

menggunakan drainasi cetakan karena fleksibilitasnya.

Pengalaman menunjukkan bahwa drainasi vertikal tidak baik untuk tanah

yang memiliki rasio kompresi sekunder yang tinggi, seperti lempung yang

sangat plastis dan gambut, karena laju konsolidasi sekunder tidak dapat

dikontrol oleh vertikal drain.

3.4. TIPE-TIPE VERTIKAL DRAIN

Pada prinsipnya drainase ini dapat dikatakan menjamin aliran air tanpa

hambatan atau dapat dikatakan kecil ke arah vertikal yaitu ke arah lapisa

porus yang berada di atas muka tanah atau bahkan dua lapisan porus di

atas dan di bawah lapisan lunak (berada dalam tanah) dan juga tidak

menimbulkan masalah pada bidang kontak antara tanah dan drain.

Terdapat beberapa tipe dari vertikal drain, yaitu:

1. Drainase pasir vertical dengan cara desakan penumbukan

(Drivendisplacement sand drains)

Drainase pasir vertical dengan cara desakan penumbukan

merupakan cara sederhana dan digunakan secaraluas karena biayanya

murah. Tetapi, cara pemasangan ini dapat mengganggudan merusak

struktur tanah yang akibatnya dapat mengurangi kuat geser tanah,dan juga

menimbulkan kerusakan pada saluran drainase horisontal alami.

2. Drainase pasir semprotan air tanpa desakan (Non-displacement

jetted sanddrains)

Drainase pasir semprotan air tanpa desakan dapat memperkecil

gangguan di sekitar tanah. Tapi metode inimemakan waktu dalam

pemasangannya dan kesulitan apabila harus menembuslempung kenyal

atau lapisan berbutir kasar.

3. Drainase pasir vertikal dengan pemboran mengganti (Bored

replacement typesand drains)

Drainase pasir vertikal dengan pemboran mengganti dipasang

dengan pengeboran sebelumnya memakai augermelayang menerus

(continuous flight augers) atau auger yang dipasang padabatang kelly

teleskopik (telescopic kelly bars) dan kemudian lubang bor diisidengan

pasir. Gangguan yang timbul pada pengisian pasir dengan cara iniumumnya

kecil tetapi pembuangan tanah sisa pemboran dengan volume yangbesar

sering menjadi permasalahan.Diameter dari lubang berkisar dari 20 hingga

40 cm dan spasinya berkisarantara 1.5 hingga 3m. Material yang digunakan

untuk drainase pasir (sand drain) harus didisain sehingga :

a) mempunyai kemampuan penyaringan sehingga setiap lanau atau pasir

halus di dalam tanah tidak akan menyumbat aliran dan

b) cukup permeabel untuk memberikan kapasitas drainase yang

disyaratkan. Gradasi pasir harus dipilih sesuai untuk keperluan penyaringan

dan diameter pengaliran harus ditentukan untuk menghasilkan kapasitas

drainase yang diperlukan. Oleh karenanya desain drainase akan spesifik

untuk setiap lokasi

4. Drainase pasir pra-fabrikasi (Prefabricated sand drains)

Drainase pasir pra-fabrikasi termasuk ‘sumbu pasir (sand wicks)yang

dibuat dengan mengisikan ke dalam kaus dari material filter yang biasanya

berdiameter kecil. Sumbu pasir ini biasanya dimasukkan ke dalam lubang

bor yang dibuat sebelumnya di dalam tanah.

5. Drainase vertikal pra-fabrikasi (Prefabricated vertical drains,

PVD)

Drainase vertikal pra-fabrikasi umumnya berbentuk pita (band-

shaped) dengan sebuah inti plastik beralur yang dibungkus dengan

selubung filter yang terbuat dari kertas atau susunan plastik tak teranyam

(non woven plastic fabric). Biasanya memiliki lebar sekitar 10 cm dan tebal

0.4 cm. Jika menggunakan tipe drainase ini karakteristik hidroliknya harus

diperhatikan dengan seksama, misalnya mengenai kapasitas pengeluaran

air (well discharge capacity) dan permabilitas dari filter/saringannya,

karakteristik mekanik seperti kuat tarik dari inti dan filternya (tensile

strength of core and filter) dan kuat tekuk (buckling strength) serta

ketahanannya terhadap degradasi fisik dan biokimia dalam berbagai kondisi

cuaca dan lingkungan yang tidak ramah.

Perkembangan terakhir memgunakan drainase dari serat alami

(natural fibre drains), terdiri atas sebuah inti gulungan (coir core) dan

bagian luar dari goni. Penggunaan material alami akan menghasilkan

sebuah produk yang lebih murah, dan paling tidak untuk pemasangan

drainase yang dangkal system drainase tersebut akan menunjukkan hasil

yang sama dengan jika menggunakan material drainase dari bahan sintetis.

Drainase pra-fabrikasi biasanya dipasang sampai kedalaman hingga 24m

dengan menggunakan rig penetrasi statis. Untuk yang lebih dalam,

dibutuhkan rig yang lebih besar, lantai kerja yang lebih kuat/luas dan

penggunaan vibrator ujung (top vibrator) untuk mempermudah proses

penetrasi. Kedalaman maksimum pemasangan yang pernah dilakukan di

Indonesia berdasarkan pengalaman sampai saat ini mencapai 45m (Nicholls

& Barry, 1983).

Keuntungan dengan penggunaan sistem drainase tersebut terutama

adalah prosedur pemasangannya yang sederhana, murah dan kecepatan

pemasanganyang tinggi.

3.5. METODE DAN PROSEDUR PEKERJAAN VERTICAL DRAIN

Drainase vertikal dipasang sampai sebagian atau seluruh kedalaman tanah

lunakdengan jarak yang ditentukan, yang umumnya berjarak satu hingga

dua meter dengan lapisan drainase permukaan dipasang selebar timbunan

penuh. Kemudian diberikan beban timbunan.

Untuk lapisan tanah lunak yang dalam, adanya drainase vertikal ini

akan mengurangi jarak drainase dalam tanah. Karena kecepatan konsolidasi

akan bergantung pada panjang jalur drainase seperti yang ditunjukkan pada

Persamaan 3.1, maka drainase vertikal ini akan mempercepat proses

konsolidasi.

Jika diperlukan, perbaikan tanah dengan drainase vertikal ini

dapatdikombinasikan dengan solusi lain seperti ditunjukkan pada grafik

Proses pengambilan keputusan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Bagan Alir Pengambilan Keputusan untuk Metode DrainaseVertikal

3.5.1 Prosedur Instalasi

3.5.1.1 Instalasi PVD

Karena sistem drainase pasir tidak lagi digunakan di Indonesia

makabelakangan ini tak ada lagi pengalaman mengenai penggunaanya dan

tak adapanduan mengenai prosedur pemasangannya yang cocok yang

dapatdikemukakan. Bila sistem drainase pasir akan diterapkan, maka

pengawasanlapangan harus dilakukan dengan tingkat teknis yang tinggi

untuk menjaminbahwa prosedur yang semestinya dijalankan.

Sistem drainase dengan PVD harus dipasang dengan mandrel yang

ujungnya tertutup (closed-end mandrel) yang dimasukkan ke dalam tanah

baik dengan penetrasi statis maupun pemancangan dengan vibrator

(vibratory driving). Tingkat kerusakan atau gangguan pada tanah yang

ditimbulkannya bergantung pada bentuk dan ukuran dari mandrel dan

sepatu yang dapat dilepaskan(detachable shoe) pada dasar mandrel yang

digunakan untuk mengangkut material ini ke dalam tanah. Gangguan yang

timbul apabila digunakan sistemdrainase PVD akan lebih kecil dibandingkan

dengan yang ditimbulkan oleh drainase pasir konvensional dengan

pendesakan. Untuk proyek kecil, dapat digunakan satu rig yang dapat

mencapai kecepatan pemasangan hingga 300 m2 per hari2. Di Pelabuhan

Laut Belawan dimana drainase tersebut dipasang sampai kedalaman antara

20 dan 45m pemasangan, dapat mencapai hasil rata-rata 2300m drainase

PVD per rig per 10 jam per hari (Nicholls, Barry & Shoji, 1984). Mesin yang

dapat memasang drainase ini hingga kedalaman 60 m dengan kecepatan 1

m/detik sekarang telah tersedia dibeberapa negara (Choa, 1985).

3.5.1.2. Selimut Pasir (Sand Blanket)

Selimut pasir harus dipasang pada lapisan pertama dari timbunan untuk

memberi jalan kepada air yang keluar dari sistem drainase. Syarat-syarat

dari

selimut pasir ini adalah:

a. Penempatan: harus dipasang pada elevasi yang secara praktis

serendah mungkin untuk memperkecil tekanan balik (backpressure)

dalam drainase.

b. Ketebalan: harus cukup untuk memberikan suatu lapisan yang

memadai (reliable interface) antara selimut pasir dengan

drainasenya, yang dalam hal ini akan bergantung pada metode

pemasangan sebagaimana akan dibahas berikut ini. Tebal minimum

30cm harus dipakai.

c. Kemiringan melintang (crossfall): Lapisan pasir harus mempunyai

kemiringan melintang awal dari tengah ke pinggir timbunan untuk

memberikan drainase positif; kemiringan melintang awal ini dapat

juga dinaikkan untuk konpensasi terjadinya beda penurunan yang

terjadi antara tengah dan pinggir.

d. Walaupun demikian, meninggikan selimut dibagian tengah supaya

lebih miring akan menambah kerumitan pelaksanaan. Oleh karena itu

pemberian kemiringan tidak disarankan.

e. Gradasi (grading): untuk dapat berfungsi sebagai filter yang memadai

sebagaimana dijelaskan berikut, selimut pasir perlu didisain untuk

mendapatkan permeabilitas yang diinginkan yang harus dihitung

sebagai berikut:

Putuskan kapan selama proses konsolidasi selimut pasir harus

mampumengalirkan air (discharge). Waktu untuk 5% konsolidasi akan

cukup memadai. Ini berarti sebelum sampai pada waktu/saat

tersebut, selimut akan dipenuhi air dan efisiensi pengaliran air

menjadi kurang dari 100%.

Hitung kecepatan pengaliran air tersebut pada waktu konsolidasi 5%

atau tingkat konsolidasi lain yang dipilih. Dengan menggunakan

Hukum Darcy’s, hitung aliran horisontal air pada selimut dengan

menggunakan separuh lebar dan tebal selimut untuk mendapatkan

permeabilitas yang diinginkan.

Pilih gradasi material untuk memberikan permeabilitas yang

diperlukan. Panduan untuk itu dapat diperoleh dari Gambar 3.3 dan

Gambar 3.4.

Gambar 3.3 Hubungan dari Ukuran Butir dengan Permeabilitas pada Pasir (GCO, 1982)

Gambar 3.4 Pengaruh dari Kehalusan pada Permeabilitas (GCO, 1982)

Contoh selimut pasir pada Gambar 4.2 adalah sebuah usulan yang diambildari sebuah kontrak proyek jalan di Indonesia belakangan ini. Terlihat bahwa permeabilitas dari gradasi yang dispesifikasikan ini hanya akan berada pada kisaran 10-6 hingga 10-7 m/detik yang sepertinya tidak akan dapat memberikan drainase yang diinginkan.

Pasir yang tersedia secara lokal di banyak tempat di Indonesia umumnya tidak cukup kasar untuk dapat memberikan permeabilitas yang diinginkan. Bahkan pasir untuk campuran beton sekalipun. Pada kasus ini ada dua pilihan yang dapat dilakukan:

Gunakan batu atau kerikil pecah berukuran tunggal (crushed single sized gravel) Menggunakan pasir lokal, tetapi dengan memasang pipa drainase lateral dengan jarak yang sesuai untuk mengurangi jarak pengaliran air.

5) Filter: Ini disyaratkan untuk mencegah masuknya butir tanah ke dalam selimut drainase yang dapat menyumbat dan mengurangi efisiensi pengaliran air. Filter bagian atas dan bawah harus menggunakan lapisan pasir dengan gradasi maupun ketebalan yang sesuai dengan desain filter yang biasa, ataupun dengan menggunakan filter geotekstil dengan disain yang sesuai.

Jika selimut pasir diletakkan langsung diatas tanah lunak maka saringanbawah tidak diperlukan lagi.

3.5.1.3. Pertimbangan Pelaksanaan

Sebuah lantai kerja biasanya dibutuhkan untuk alat berat untuk memasang PVD. Lantai kerja ini dapat berpengaruh terhadap efisiensi drainase selanjutnya, sehingga Perekayasa Geoteknik yang Ditunjuk harus :

1) Menyiapkan desain yang termasuk lantai kerja

2) Dikonsultasikan jika kontraktor mengusulkan perubahan

Spesifikasi yang umum di Indonesia adalah dengan menghampar selimut pasir tersebut terlebih dahulu sebelum memasang drainase. Akan tetapi biasanya Kontraktor tidak bisa menerima bila selimut pasirnya digunakan sebagai lantai kerja, karena hal tersebut akan mudah rusak akibat peralatan dan juga tererosi oleh curahan air hujan. Selimut pasir tersebut juga dapat terkontaminasi oleh lanau yang mengalir akibat pekerjaan tanah di sekitarnya yang dapat mengakibatkan kinerja selimut pasir menjadi jelek. Sistem yang lebih disukai adalah dengan menghampar selimut pasir dan filter lainnya kemudian 50cm material timbunan dihampar sebagai lantai kerja. Kelemahan dari metode ini adalah:

a. Bila lokasi tersebut terkena banjir maka selimut pasir akan mengalamisegregasi atau terkontaminasi selama proses penghamparannya

b. Jika digunakan filter geotekstil, maka geotekstil tersebut akan tertusuk sewaktu pemasangan PVD.

Pendekatan alternatif adalah dengan memasang lantai kerja dengan ketebalan yang cukup yang dapat mendukung beban peralatan. Kemudian satu strip selimut pasir dihampar dan PVD dapat dipasang melaluinya dan peralatan berdiri di selimut pasir tersebut. Alat pancang mundur dan lapisan selimut pasir berikutnya dihampar dan selanjutnya proses pemasangan diulangi. Prosedur ini dapat dilihat pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Prosedur Instalasi PVD

BAB IV

KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa:

a. Laju konsolidasi yang rendah pada lempung jenuh dengan permeabilitas rendah, dapat dinaikkan dengan menggunakan drainasi vertikal (vertical drain) yang memperpendek lintasan pengaliran dalam lempung,

b. Pengalaman menunjukkan bahwa drainasi vertikal tidak baik untuk tanah yang memiliki rasio kompresi sekunder yang tinggi, seperti lempung yang sangat plastis dan gambut, karena laju konsolidasi sekunder tidak dapat dikontrol oleh vertikal drain

LAMPIRAN

Dokumentasi Contoh Pelaksanaan Pekerjaan Pemasangan Vertical Drain