PERENCANAAN SISTEM PERBAIKAN TANAH DASAR TIMBUNAN pada JEMBATAN KERETA API DOUBLE TRACK BOJONEGORO SURABAYA (STA )

1

PERENCANAAN SISTEM PERBAIKAN TANAH DASAR TIMBUNAN pada JEMBATAN KERETA API DOUBLE TRACK BOJONEGORO – SURABAYA (STA 190+575) Achmad Rizal Zulmi, dan Ir. Suwarno, M.Eng, Musta’in arief, S.T., M.T. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected] Abstrak— Pada proyek penambahan jalur baru trek kereta api rute Bojonegoro – Surabaya, tepat di daerah Deket kota Lamongan yaitu pada Sta.190+575 terdapat sungai, sehingga diperlukan perencanaan jembatan. Pada sisi barat jembatan merupakan daerah persawahan yang mempunyai elevasi lebih rendah daripada elevasi jembatan yang akan direncanakan. Untuk itu perlu dibangunkannya suatu konstruksi timbunan agar memiliki elevasi yang sama, rencana tinggi timbunan 4.33m . Tanah dasar di bawah timbunan (oprit) jembatan ini adalah jenis tanah lempung lembek. Melihat kondisi tanah seperti itu maka dapat diketahui bahwa tanah dasarnya mempunyai daya dukung rendah, kemampatan yang besar, dan koefisien permeabilitas yang kecil. Sedangkan konstruksi timbunan itu sendiri juga berisiko mengalami kelongsoran karena beban timbunan yang melampaui kemampuan tanah dasar dalam memikul beban. Untuk menghindari agar kelongsoran tidak terjadi, maka perlu dilakukan peningkatan daya dukung tanah dasar. Pada perhitungan penurunan konsolidasi didapatkan nilai Hinitial=5.77m, Sc=1.44m dan T90=40 tahun. Berdasarkan hasil analisa tersebut tanah dasar memerlukan metode percepatan waktu konsolidasi menggunakan PVD. Dari hasil analisa DX-STABLE terhadap timbunan tanpa perkuatan diperoleh SF = 1.141, ini menunjukkan bahwa lereng masih dalam kondisi kritis, sehingga perlu perkuatan. Dalam tugas akhir ini, perkuatan tanah dasar dengan menggunakan micropile dan perkuatan timbunan menggunakan geogrid. PVD yang digunakan adalah PVD jenis PVD ―NYLEX FLODRAIN‖ dengan Spesifikasi Lebar : 100 mm dan dengan ketebalan : 5 mm. Pola pemasangan yang dipilih adalah pola segitiga dengan jarak 0.8 meter, pada perkuatan micropile dipilih ukuran 20x20cm, jumlah yang dibutuhkan sebanyak 8 buah per meter sedangkan untuk perencanaan geogrid, jumlah yang dibutuhkan adalah 33000cm2, dengan jarak 0.2 m antar geogrid.

Kata kunci : oprit jembatan, timbunan, preloading, PVD, Micropile, Geogrid. I. PENDAHULUAN PT KAI menambah jalur trek kereta api baru, pada ruas Stasiun Kapas (Bojonegoro) – Stasiun Pasar Turi (Surabaya). Pada perencanaan pembangunan proyek ini, trase lintasan kereta api ini melewati beberapa sungai, salah satunya terdapat di kecamatan Deket, kota Lamongan. Untuk menghubungkan lintasan kereta api tersebut perlu dibangun jembatan. Pada pembangunan jembatan ini, tepat

pada sisi barat jembatan merupakan tanah persawahan atau rawa dimana mempunyai elevasi yang lebih rendah daripada jembatan itu sediri. Sehingga perlu dibuatkannya konstruksi timbunan agar elevasinya sesuai dengan jembtan yang akan direncanakan. Rencana timbunannya, mempunyai ketinggian maksimal sebesar 4,33 m. Tanah dasar timbunan pada area sekitar jembatan ini didominasi oleh lapisan tanah yang lembek. Berdasarkan data yang ada, tanah dasarnya didominasi oleh lapisan tanah lempung kepasiran warna coklat, ketebalan lapisan ini kurang lebih 6 m. Lapisan tanah untuk kedalaman selanjutnya didominasi oleh lapisan tanah pasir kelanauan hingga akhir pengeboran (-21 m dari muka tanah asli). Melihat kondisi tanah seperti itu maka dapat diketahui bahwa tanah dasarnya mempunyai daya dukung rendah, kemampatan yang besar, dan koefisien permeabilitas yang kecil. Oleh karena itu perencanaan timbunan sangat perlu diperhatikan dan perlu dilakukan perbaikan tanah yang dapat meningkatkan daya dukung dan mempercepat pemampatan. Apabila tidak dilakukan perbaikan tanah, dikhawatirkan akan timbul kelongsoran. . 1.1 Rumusan Masalah Dari uraian yang dituliskan di atas, masalah perencanaan yang harus diselesaikan adalah: 1. Berapakah H initial yang diperlukan untuk mendapatkan tinggi timbunan yang diinginkan. 2. Berapa besar dan waktu percepatan pemampatan tanah akibat beban yang bekerja di atas tanah dasar. 3. Bagaimana cara merencanakan timbunan agar tidak terjadi kelongsoran dengan menggunakan program bantu. 4. Berapa ukuran PVD dan jarak pemasangannya yang harus direncanakan untuk mempercepat pemampatan. 5. Bagaimana merencanakan perkuatan tanah dasar dengan menggunakan micropile. 6. Bagaimana merencanakan perkuatan timbunan dengan menggunakan geogrid. 1.2 Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah merencanakan perkuatan timbunan dan perbaikan tanah dasar agar mampu menerima beban sehingga tidak terjadi kelongsoran.

2 1.3 Batasan Masalah Pada penulisan Tugas Akhir ini, agar tidak terjadi kerancuan pada penyelesaian masalah, maka permasalahan dibatasi pada pokok-pokok pembahasan sebagai berikut: 1. Tidak membahas perhitungan struktur jembatan. 2. Beban kereta api sesuai dengan beban standart yaitu yang dikeluarkan oleh PT KAI. 3. Sisi timbunan yang direncanakan adalah sisi sebelah barat abutment jembatan. 4. Tidak membahas geometrik lintasan kereta api diatasnya.

Perkuatan Tanah dengan Micropile Menurut NAVFAC DM-7 (1971) prosedur perhitungan micropile adalah sebagai berikut : 1. Menentukan MR Langkah pertama yang dilakukan adalah mengecek stabilitas timbunan yang diletakkan pada tanah dasar sehingga diperoleh angka keamanan dan bidang longsor paling kritis seperti pada Gambar 2.9. O

R TANAH TIMBUNAN

TANAH DASAR

II.

TINJAUAN PUSTAKA

Besar Pemampatan Konsolidasi Pada tanah lempung parameter yang dibutuhkan untuk memprakirakan besar pemampatan adalah indeks compressi (Cc), indeks mengembang (Cs), dan tegangan prakonsolidasi (σ’p). Nilai Cc, Cs, dan σ’p didapatkan dari hasil tes konsolidasi di laboratorium. Adapun teori Terzaghi (1925) untuk perhitungan pemampatan pada tanah lempung adalah: 1. Untuk tanah terkonsolidasi normal (NC Soil)

 C p ' o  p  S ci   c log  Hi p o'  1  eo Lama Waktu Konsolidasi Menurut Terzaghi dalam Das (1985), lama waktu konsolidasi (t) adalah sebagai berikut :

t

Tv H dr  Cv

2

Dimana : Tv = Faktor waktu, tergantung dari derajat konsolidasi (U) H = panjang maksimum lintasan drainase (cm) Cv = koefisien konsolidasi (cm2/det) T = waktu konsolidasi (det) Penentuan Tinggi Timbunan

q final  H inisial  S c  sat  S c ( sat   w )

H inisial 

q final  ( S c .( timb   w   sattimb ))

H akhiri  H awali  Sci

Gambar 2.9 Bidang Longsor Timbunan dan Tanah Dasar Apabila angka keamanan kurang dari satu, maka dapat dihitung berapa tambahan momen perlawanan (MR) harus diberikan agar angka keamanan sesuai dengan SF yang direncanankan (SF rencana). Momen tambahan (Δ MR) dapat dihitung dengan cara: Δ MR = (SFrencana x Mp) – MRo………....................(2.35) Mp = MRo / SFo ………………………………..(2.36) Keterangan :  ΔMR : momen penahan tambahan yang berasal dari kekuatan cerucuk.  MRo : momen penahan yang berasal dari lapisan tanah di bawah timbunan.  Mp : momen penggerak yang berasal dari apisan Tanah asli + tanah timbunan.  SFo : angka keamanan awal ( tanpa cerucuk )  SFrencana : angka keamanan akhir ( adanya cerucuk ) diharapkan 1,2 – 1,5

 timb

Perkuatan Timbunan Dengan Geogrid

3 Tabel Data Tanah Dasar

III. METODOLOGI 1.1 Umum Langkah – langkah pengerjaan proyek akhir ini akan dilakukan seperti diagram alir berikut. Mulai

Studi Literatur

Pengumpulan Data Sekunder : 1. Data Tanah Dasar 2. Gambar Perencanaan Awal 3 Data Spesifikasi Bahan

Analisa Penurunan

V. PERHITUNGAN TIMBUNAN Kondisi Natural

Cek Angka Keamanan

TIDAK

PVD

PRELOADING

YA

CERUCUK

GEOGRID

CEK ANGKA KEAMANAN

TIDAK

TIDAK

KESIMPULAN

5.1 Penurunan Konsolidasi Lapisan bagian bawah dari lapisan compressible merupakan lapisan porus, sehingga arah aliranyya adalah single drainage. Menentukan nilai Hfinal ,Hinitial dan Sc berdasarkan grafik yang di dapat sebagai berikut : Hfinal = 4.33 m Hinitial = 5.77 m Sc = 1.44 m Hdr =9m Cvgabungan = 1.699 m2/tahun 2 t = Tv90% Hdr  Cv

YA

=

SELESEI

Gambar 3.1 Diagram alir metodologi IV. ANALISA DATA PERENCANAAN 4.1 Data Tanah 4.1.1 Data Tanah Dasar Data tanah dasar yang didapatkan berupa Bore log dan SPT dari hasil test laboratorium. Lokasi yang ditinjau pada studi ini adalah tanah di daerah Kec. Deket Kab. Lamongan. Data tanah tersebut terlampir pada Lampiran i. Hasil perhitungannya diberikan pada Tabel 4.1. Untuk gambar profil tanah ditampilkan pada Lampiran ii. 4.1.2

Data Tanah Timbunan Data timbunan di lapangan meliputi sifat fisik timbunan dan dimensi timbunan. 1. Sifat fisik timbunan meliputi: γt = 1.8 t/m2,  = 350, Cu = 0. 2. Geometri timbunan Timbunan direncanakan dengan tinggi final sesuai dengan elevasi pada oprit yaitu 4.33 m, lebar timbunan 10.6 m dan kemiringan talud 1:1. 4.33 m

10.6 m 6.3 m 3m 1.06 m

4.33 m

0.8 m

timbunan = 1.8 t/m2 c=0  = 35

4.33 m

0,8489  1.699

2

t90 = 40.4 tahun

Sehingga waktu yang diperlukan untuk menghabiskan settlement 90% = 1.44 m yang terjadi pada lapisan tanah dasar diperlukan waktu 40 tahun. 5.2 Micropile Spesifikasi : - Dimensi : 20x20cm2 - Mutu Beton : K-450 - Kuat Tekan Beton : 45 mpa - Tegangan Ijin : 148.5 kg/cm2

M Pmax satu micropile = 

 all  Inersia y2

148,5  13333.33 11.54

 171577.12kg.cm

T = (EI/f)1/5 Cu = 0,25 kg/cm2 qu = 2 x Cu = 0,5 kg/cm2 f = Dengan nilai qu = 0,5 dicari nilai f pada grafik (Gambar 2.10) sehingga diperoleh nilai f = 2 f = 2 ton/ft3 x 0,032 = 0,064 kg/cm2 T = ((315285.6 x 13333.3)/0,64)1/5 = 145,71 cm  L/T = 200/114,71 = 1,37 (dengan asumsi panjang micropile di bawah bidang longsor adalah 200 cm)

4  FM = 1 diperoleh dari grafik (Gambar 2.11)

.12 Pmax satu micropile171577 =  1177.525kg  1,177ton

145.71 1

1. Menghitung Kebutuhan Micropile Dari program DX-STABL diperoleh :  SF = 1,011  MRo= 2.363x104 KNm =263 300.000 Kgcm  R = 1730 cm  MD = Mro/SFo = 233 728 981.2 Kgcm  MR = (Sfa x MD)- MRo  Sfa diambil 1,5 = 67 547 657.6 Kgcm

Kebutuhan Micropile 

M R

( Pmax 1cerucuk xR )

= 34 buah / meter (untuk satu sisi bidang longsor) 5.3 Geogrid

Perhitungan Jarak Geogrid yang Terpasang

5 VI. KESIMPULAN Kesimpulan Dalam perencanaan Tugas Akhir ini dapat diperoleh beberapa kesimpulan antara lain: 1. Tinggi awal timbunan (Hinitial ) yang dibutuhkan adalah 5.77 m dengan besar pemampatan yang harus dihilangkan sebesar 1.44 m. 2. Besar pemampatan yang harus dihilangkan sebesar 1.44 m, membutuhkan waktu 40.42 tahun untuk mencapai derajat konsolidasi 90% (U90%). Karena waktu yang sangat lama, maka dibutuhkan percepatan konsolidasi dengan PVD. 3. Pemasangan Prefabricated Vertical Drain (PVD) memakai pola pemasangan segitiga, dengan jarak pemasangan 0.8 m dan kedalaman 9 meter. Waktu yang dibutuhkan untuk menghilangkan 90% total settlement (U% = 90%) adalah 16 minggu. 4. Lama waktu yang dibutuhkan untuk menghilangkan pemampatan sebesar 1.44 m dengan metode preloading kombinasi pemasangan PVD adalah 9 minggu. 5. Jumlah total micropile yang dibutuhkan oprit adalah 34 buah dengan ukuran micropile 20x20 cm, tetapi dalam pelaksanaannya pemasangan micropile dibuat per setengah meter, jadi jumlah micropile yang dibutuhkan yaitu sebanyak 17 buah per setengah meter. 6. Jumlah total Geogrid yang dibutuhkan untuk perkuatan timbunan adalah 55100 cm2(per meter), dengan jarak 0.2 m antar geogrid.