EVALUASI PERGERAKAN TANAH PADA “DIAPHRAGM WALLS DAN SOLDIER PILES” SELAMA PELAKSANAAN KONSTRUKSI GALIAN DALAM Johannes Edwin Wibisono1 Ruwaida Zayadi2 1
Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1 Jakarta Email:
[email protected] 2 Dosen Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1 Jakarta Email:
[email protected]
ABSTRAK Pergerakan tanah selama proses penggalian dalam yang secara langsung mempengaruhi struktur dari dinding penahan tanah itu sendiri. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pergerakan tanah selama proses penggalian (Malcolm Puller, 1996) antara lain dimensi galian tersebut, jenis tanah dan kekakuan material dari dinding penahan tanah tersebut. Dinding penahan tanah dapat didefinisikan sebagai suatu struktur yang didesain dan dibangun untuk menahan tekanan lateral tanah ketika terjadi perubahan elevasii tanah dan elevasi dan muka air tanah. Tujuan dari penulisan ini adalah untuk menganalisis pergerakan lateral yang terjadi pada dinding penahan tanah tersebut. Kemudian perhitungan yang telah dilakukan oleh program bantu Plaxis dibandingkan dengan data dari inklinometer di lapangan. Manfaat dari tulisan ini adalah mengevaluasi pergerakan lateral yang terjadi pada dua jenis dinding penahan tanah, diaphragm walls dan soldier piles, Hasil analisis ini dapat dijadikan sebagai acuan analisis perhitungan balik pada perencanaan pekerjaan galian dalam lainnya. Kata kunci: pergerakan lateral, galian dalam, dinding penahan tanah, Plaxis.
1.
PENDAHULUAN
Untuk penulisan isi Di kota besar seperti Jakarta, Semarang dan Surabaya pembangunan gedung bertingkat tinggi menjadi sangat dominan, hal ini dikarenakan oleh semakin sempitnya ketersediaan lahan dan semakin tingginya harga tanah yang masih tersedia. Gedung bertingkat menjadi pilihan karena hemat lahan tetapi dapat memenuhi kebutuhan ruang yang cukup besar baik untuk perkantoran maupun tempat tinggal. Dinding penahanan tanah banyak dijumpai pada pekerjaan-pekerjaan gedung bertingkat tinggi, terutama gedung yang membutuhkan ruang lebih di bawah permukaan tanah untuk beberapa lapis basement. Konstruksi tersebut salah satunya adalah dengan menggunakan dinding penahan tanah seperti Diaphragm Walls dan Soldier Piles. Konstruksi Diaphragm Walls berfungsi ganda, di samping sebagai Retaining Walls, juga merupakan dinding besmen yang permanen. Setelah pembuatan struktur dari Diaphragm Walls dan Soldier Piles, maka pekerjaan dilanjutkan dengan pekerjaan galian dalam untuk membuat sebuah ruang yang nantinya dapat digunakan sebagai basement atau ruang kosong di bawah tanah. ada beberapa metode galian dalam yang biasa dilaksanakan. Yang sering kita dapatkan dilapangan, khususnya di beberapa pekerjaan penggalian basement gedung bertingkat di Jakarta adalah anchored excavation method dan braced excavation method. Maksud dari penulisan skripsi ini adalah untuk mengetahui perbedaan aspek perencanaan dan metode pelaksanaan konstruksi dinding penahan tanah pada pekerjaan galian dalam jika menggunakan Diaphragm Walls dan Soldier Piles. Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk menganalisis pergerakan lateral dinding penahan tanah berdasarkan data tanah, baik data lapangan maupun data laboratorium dengan program bantu prangkat lunak Plaxis. Hasil analisis ini akan dibandingkan dengan hasil observasi/pengamatan pergerakan lateral di lapangan selama pelaksanaan galian dalam. Perbandingan dari hasil analisis dan pengamatan lapangan ini mungkin akan diperoleh perbedaan yang dapat didiskusikan sehingga dapat menjadi suatu acuan ( a good reference ) untuk analis perhitungan balik pada perencanaan pekerjaan galian dalam lainnya. Lingkup pembahasan dalam penulisan ini adalah meliputi teori pembahasan dari dinding penahan tanah, khususnya Diaphragm Walls dan Soldier Piles; jenis pergerakan yang dapat terjadi pada dinding penahan tanah akibat pelaksanaan galian dalam; serta metode pelaksanaan pada pekerjaan pada kedua jenis dinding penahan tanah tersebut.Lingkup pembahasan akan dilanjutkan dengan analisis pergerakan lateral dinding penahan tanah selama tahapan pelaksanaan konstruksi galian dalam berlangsung dengan program bantu perangkat lunak PLAXIS VERSI 8.2.
KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012
G-66
Geoteknik
2.
PERGERAKAN TANAH PADA GALIAN DALAM
Pekerjaan galian dalam merupakan pekerjaan lanjutan setelah pekerjaan pondasi selesai. Galian dalam ini dilaksanakan apabila disebuah proyek dibutuhkan sebuah ruang lebih yang di buat di bawah tanah. Ruangan tersebut dapat digunakan sebagi basement ataupun bunker. Ada beberapa tipe penggalian yang biasa dilaksanakan begitu juga supporting system yang digunakan. Full open cut methods. Metode ini daiartikan sama pada penggalian biasa tanpa menggunakan supporting system apapun yang menopangnya. terdiri atas dua jenis yaitu sloped open cut dan cantilever open cut. Braced excavation methods. Metode ini adalah pengembangan dari metode galian terbuka. Menggunakan retaining wall, namun di metode ini retaining wall tadi disanggah oleh sebuah sistem bracing. Bracing system yang terpasang pada galian dalam tersebut meliputi: penopang horizontal (horizontal struts), wales yaitu adalah balok yang berfungsi menahan gaya horizontal retaining wall, pengikat (brace) yang terdiri atas end brace dan corner brace. Anchored excavation methods Metode ini adalah metode yang paling sering dilaksanakan di Jakarta dan Indonesia pada umumnya. Penggalian dalam dengan dukungan sistem angkur menjadi salah satu pilihan utama karena dinilai lebih aman dan angkur dinilai dapat menyalurkan gaya tarik dari struktur utama ke tanah sekelilingnya. Kekuatan tanah disekelilingnya ini yang menahan gaya tarik tersebut. Keunggulan menggungakan sistim ini adalah efisiensi waktu dan bahan pada pekerjaan galian dalam dan lebih stabil untuk evaluasi pada pekerjaan dengan area yang luas Angkur terjepit (fixed anchor) merupakann tendon yang berhubungan langsung dengan grout sehingga gaya tarik dapat disalurkan ke tanah sekelilingnya. Tendon ini biasanya berupa untaian kawat ( strand / wire ) atau batang baja yang di-grouting dengan beton Pada bagian angkur yang bebas tidak ada gaya tarik yang disalurkan, karena tendonnya diselubungi dengan tabung tanpa gesekan sehingga tidak ada kekuatan antar tendon dan grout. Secara umum angkur terdiri dari kepala angkur dan badan angkur, dimana badan terdiri dari dua bagian yaitu free length dan fixed length. Bagian utama angkur adalah kabel baja yang terdapat di bagian dalam. Kabel baja ini diinstal ke dalam tanah pada saat pengeboran awal dan ditanamkan ke dalam tanah beserta dengan pengecoran. Bagian terluar dari angkur yang terdapat di permukaan tanah berupa kepala angkur, dimana pada bagian ini akan terlihat dari sisa kabel yang akan ditarik dengan menggunakan hydraulic jack. Hydraulic jack ini dipergunakan untuk mengecangkan kabel baja dan jangkar tersebut agar jangkar tersebut dapat dipergunakan. Bahaya pada galian dalam diidentifikasikan dalam kekuatan struktural pada saat penggalian, pekerjaan dinding penahan tanah dan saat pengangkuran. Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pergerakan tanah selama proses penggalian dalam (Malcolm Puller, 1996) antara lain: Efek perubahan tekanan pada lapisan tanah atas dan bawah; dimensi dari galian tersebut; jenis tanah itu sendiri; efek dari pre-load pada proses anchoring atau bracing dan keahlian para pelaksana konstruksi
3.
DINDING PENAHAN TANAH
Judul Dinding penahan tanah merupakan komponen struktur yang penting terutama untuk bangunan bertingkat tinggi yang memiliki basement dan juga jalan raya di tanah berkontur atau tanah yang memiliki elevasi berbeda. Secara singkat dinding penahan merupakan dinding yang dibangun untuk menahan massa tanah di atas struktur atau bangunan yang dibuat.
Metode kerja dan pelaksanaan diaphragm wall. Teknik pekerjaan dari dinding beton bertulang penahan tanah adalah menggunakan sistem galian grab dengan menggunakan cairan bentonite. Pelaksanaan pengecoran dilakukan menggunakan pipa tremie dan cairan bentonite berada di lapisan atas. Sambungan dari panel akan dipakai dengan system CWS.
Metode pelaksanaan soldier pile. Teknik pekerjaan dari dinding beton bertulang penahan tanah ini adalah menggunakan sistem tiang bor dengan menggunakan bantuan bentonite cement pile.
Dinding penahan tanah berjangkar dengan perletakan bebas. Pada metode perletakan bebas ( free support method ) atau disebut juga dengan metode tanah bebas ( free earth method ), kedalaman dinding penahan tanah dibawah dasar galian dianggap tidak cukup untuk menahan tekanan tanah yang terjadi pada bagian atas dinding turap. Karena itu, keruntuhan terjadi oleh akibat rotasi dinding penahan tanah terhadap ujung bawahnya. Asumsi – asumsi yang dapat diambil dalam perancangan dinding penahan tanah dengan perletakan bebas adalah : 1. Dinding penahan tanah mempunyai kekuatan yang cukup baik dibandingkan dengan tanah disekelilingnya. 2. Tekanan tanah yang bekerja pada dinding penahan tanah dihitung berdasarkan kondisi Rankine atau Coloumb.
G-67
KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012
Geoteknik 3. 4.
Dinding penahan tanah bebas berotasi pada jangkar, tetapi tidak diperkenankan terjadi pergerakan lateral. Perletakan pada kedalaman D mempunyai momen = 0, hal ini berarti bahwa penetrasi dari dinding tidak cukup dalam.
Dinding penahan tanah berjangkar dengan perletakan tetap. Metode ujung tetap ( fixed end method ) atau metode tetap ( fixed earth method ) didasarkan pada pertimbangan bahwa kedalaman dinding sudah cukup dalam, sehingga tanah dibawah dasar galian mampu memberikan tahanan pasif yang cukup untuk mencegah ujung bawah turap berotasi. Disini, dianggap terdapat satu titik balok didekat permukaan dasar galian. Tahanan tanah terdapat rotasi bebas ujung bawah dinding memberi pengertian bawah tahanan pasif berkembang pada sisi belakang dinding pada jarak tertentu di atas ujung bawahnya. Tahanan terdapat rotasi ini digantikan oleh gaya R. Pada metode ujung tetap terdapat asumsi sebagai berikut: 1. Kondisi tekanan tanah yang bekerja dianggap memenuhi teori rankine atau coloumb. 2. Dinding bebas berotasi, namun tidak lazim di izinkan bergerak pada jangkarnya. 3. Titik balik ditentukan dari teori elastis. Lokasi titik tersebut merupakan fungsi dari φ tanah timbunan. Pemodelan geometri di sini sangatlah penting, karena permodelan geometri lakukan untuk menganalisis suatu proyek agar dapat mengetahui bentuk permukaan masalah yang akan di analisis antara lain : 1. Model Geometri 2. Walls, Plate dan shells 3. Elemen Antar Muka (Interface Elements) 4. Nodal ke Nodal pada Jangkar 5. Properti Elemen ( Material Properties ) 6. Mesh Generation
4.
ANALISIS PERANCANGAN DINDING PENAHAN TANAH
Proyek yang saya ambil pada studi kasus ini adalah proyek pekerjaan Diaphragm Walls pada pembangunan Noble House dan Soldier Bored Piles pada pembangunan Botanica Residneces. Diaphragm Walls yang digunakan dengan kedalaman 21. 1 meter dengan lebar galian antar Diaphragm Walls adalah 80 meter. Selanjutnya, dengan menggunakan parameter tanah yang sama, saya mencoba mendesein ulang pada proyek Noble House tetapi dengan menggunakan Soldier Bored Piles yang digunakan pada Botanica Resdidences dengan kedalaman yang sama, namun menggunakan Soldier Bored Piles dan Bentonite Piles. Tabel 4.1. Parameter tanah
Parameter
Simbol
Material
Model
M. C
M. C
M. C
M. C
Tipe
Undrained
Undrained
Undrained
Undrained Undrained
Model
Lapis 1
Lapis 2
Lapis 3
Lapis 4
Lapis 5
Satuan
M. C
Type of Behavior
K
Dry Weight
γ dry
14.4
14.6
15.4
15.4
16
N/m3
Wet weight
γ wet
16.4
16.6
17. 4
17.4
18
kN/m3
Permeability
Kx
0
0
0
0
0
m/day
Ky
0
0
0
0
0
m/day
E50
3515.04
5419. 02
4392. 8
4100.8
9915.3
kN/m2
(x) Permeability (y) Young’s Modulus
KoNTekS 6 Universitas Trisakti , Jakarta 1-2 November 2012
G-68
Geoteknik
υ
0.15
0.15
0.15
0.15
0.15
-
Cohesion
C
46
71
60
60
160
kN/m2
Friction angle
ø
29
26
28
28
28
˚
0
0
0
0
0
˚
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
Poisson’s ratio
Dilatacy angle Ψ Reduction
Rinter
Tabel 4.2. Parameter soldier bored piles. Diameter = 800 mm Jarak antar pile (s) = 1.2 m
Parameter
Simbol
Wall
Satuan
Material
Model
Elastic
-
Normal Stiffnes
EA
1.181 x 107
kN
Flexural Rigity
EI wall
3937425.5
kN-m2
Weight
ω
10
kN/m2
Poisson’s Ratio
υ
0.15
-
Tabel 4.3. Parameter Diaphragm Walls. Dimensi = 6000 x 600 mm
Parameter
Simbol
Wall
Material
Model
Elastic
Normal Stiffnes
EA
Satuan -
8. 460 x 10
7
6
kN kN-m2
Flexural Rigity
EI wall
2.538 x 10
Weight
ω
10
kN/m2
Poisson’s Ratio
υ
0.15
-
4.4. Parameter Anchor dan Geogrid
Parameter
Simbol
Angkur
Satuan
Material Model
Model
Elastis
-
Normal Stiffnes
EA
2.369 x 105
kN
Spacing
Ls
1.8
m
Tahapan pekerjaan galian dalam yang dilaksanakan pada proyek Noble House, mega Kuningan. Galian pertama dilaksanakan dengan kedalaman galian ±0.00 s/d -6.60 m. Setelah dilaksanakan penggalian, dilanjutkan dengan pemasangan ground anchor pada kedalaman -5. 60 m. Dilanjutkan dengan alian kedua dilaksanakan dengan kedalaman galian dari ± -6.60 s/d - 14.30 m. Pada kedalaman -13. 30 m dilaksanakan pekerjaan pemasangan ground anchor yang kedua.
G-69
KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012
Geoteknik
Gambar 4.11 . Galian tahap satu diaphragm walls tanpa angkur
Gambar 4. 2. Galian tahap dua diaphragm walls tanpa angkur. Pada galian tahap kedua tanpa menggunakan perkuatan angkur, didapat output dari Plaxis sebagai berikut, total displacement yang diperoleh 123.18 x 10-3 m. Selanjutnya saya modelkan kembali dengan perkuatan ground anchor. Pada galian tahap pertama menggunakan perkuatan angkur, didapat output dari Plaxis sebagai berikut, total displacement galian tahap satu dengan angkur diperoleh 81.41 x 10-3 m.
Gambar 4. 3. Galian tahap dua diaphragm walls dengan angkur. Selanjutnya pada galian tahap kedua menggunakan perkuatan angkur, didapat output dari Plaxis sebagai berikut, total displacement galian tahap satu dengan angkur diperoleh sebesar 109. 32 x 10-3 m. Alternatif yang selanjutnya dilakukan adalah membuat model ulang dari dinding penahan tanah dari diaphragm walls menjadi soldier piles diameter 0.8 m dan melihat total displacement yang terjadi t pada dua tahapan galian.
KoNTekS 6 Universitas Trisakti , Jakarta 1-2 November No 2012
G-70
Geoteknik
Gambar 4. 4. Galian tahap satu soldier piles diameter 0.8 m tanpa angkur
Gambar 4. 5. Galian tahap dua soldier piles diameter 0.8 m tanpa angkur
Gambar 4. 6.. Galian tahap dua soldier piles diameter 0.8 m dengan angkur
Pada Galian tahap kedua tanpa menggunakan perkuatan angkur, didapat displacement dari Plaxis sebesar 155.37 x 10-3 m. Pada galian tahap pertama menggunakan perkuatan angkur, didapat output dari Plaxis sebagai berikut, total displacement galian tahap satu dengan angkur diperoleh 83. 07 x 10-3 m. Selanjutnya pada galian tahap kedua menggunakan perkuatan angkur, didapat output dari Plaxis sebagai berikut, total displacement galian tahap satu dengan angkur diperoleh sebesar 107. 33 x 10-3 m. Hasil Perhitungan dengan metode Phi/C Reduction untuk mendapatkan nilai Safety Factor dinding penahan tanah tersebut adalah 4. 5381.
G-71
KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakart arta 1-2 November 2012
Geoteknik Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Plaxis untuk Diaphragm Walls
Parameter Total Displacement Extreme Bending Moment
Diaphragm Walls galian tahap 2 tanpa perkuatan angkur
Diaphragm Walls galian tahap 2 dengan perkuatan angkur
123.18 x 10-3 m
109. 32 x 10-3
-454. 50
-625. 30
Satuan m
kNm
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Plaxis untuk Soldier Bored Pile diameter 0.8m
Parameter Total Displacement Extreme Bending Moment
5.
Soldier Bored Pile galian tahap 2 tanpa perkuatan angkur
Soldier Bored Pile galian tahap 2 dengan perkuatan angkur
Satuan
155.37 x 10-3
107.33 x 10-3
m
-250. 33
436. 05
knM
KESIMPULAN
Setiap Berdasarkan beberapa hal yang telah dipaparkan pada tugas akhir ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.
Kedalaman galian, dimensi dari dinding penahan tanah dan tekanan permukaan air tanah sangat mempengaruhi besarnya defleksi yang diterima oleh dinding penahan tanah,
2.
Perkuatan yang digunakan pada dinding penahan tanah dengan gaya yang berlebih, dapat menyebabkan keruntuhan padan dinding penahan tanah tersebut dan tidak dapat berfungsi seperti yang direncanakan sebelumnya
3.
Dinding penahan tanah baik itu diaphragm walls atau soldier bored piles berfungsi sama sebagai dibangun untuk menahan massa tanah di atas struktur atau bangunan yang akan dibuat. perbedaan jenis dinding penahan tanah tergantung dari perencana dan ketersediaan peralatan yang dimiliki oleh kontraktor pelaksana, baik itu excavating clamshell untuk diaphragm walls atau rig bor untuk soldier bored piles.
4.
Dengan menggunakan dinding penahan tanah diaphragm walls dengan ukuran 6000 x 600 mm diperkuat oleh dua buah ground anchor, nilai displacement yang didapat adalah 109.32 x 10-3 m dan dengan soldier bored piles dengan diameter 0.8m, jarak antar tiang 1.2 meter diperkuat oleh dua buah ground anchor, nilai displacement yang didapat 107.33x 10-3 m dengan nilai faktor keamanan yang sama yaitu 4.538.
KoNTekS 6 Universitas Trisakti , Jakarta 1-2 November 2012
G-72
Geoteknik
DAFTAR PUSTAKA Bowles, Joseph E. “Analisa dan Disain Pondasi”, Jilid 2 . Penerjemah : Pantur Silaban, Ph.D. Penerbit Erlangga. 1991. Peek, Ralph B. Hanson, Walter E and Thornburn, Thomas H, (1974). “Foundation Enggineering”, New York, Wiley Ambramson, Lee W. Lee, Thomas S. Sharma, Sunil. Boyce, Glenn M, (1996). “Slope Stability and Stabilization Methods”, New York, Wiley. Prakoso, Widjojo A, “Sistem Penahan Tanah Sederhana/dangkal”, workshop sertifikasi G-1 – HATTI, September 2005. Paulus P.Raharjo, El Fie Salim, Budijanto widjaja. “Manual Kestabilan Lereng”Geotechnical Engineering Center Universitas Katolik Parahyangan. Diktat Kuliah Rekayasa Pondasi II Laporan Penyelidikan Tanah – Noble House, Mega Kuningan. Manual acuan Plaxis 8
G-73
KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012
Geoteknik
KoNTekS 6 Universitas Trisakti , Jakarta 1-2 November 2012
G-74
