49
BAB III TEKNIK PERBAIKAN TANAH LUNAK
3.1 Tinjauan Umum
Dewasa ini, telah tersedia berbagai teknik perbaikan tanah lunak. Pemilihan teknik perbaikan tanah umumnya dilakukan berdasarkan formasi
geologi dari lapisan tanah, karakteristik tanah, biaya dan ketersediaan material serta pengalaman. Teknik perbaikan tanah lunak yang telah banyak dilakukan
adalah teknik perbaikan tanah secara mekanis fisis, dengan bahan kimia, dengan bahan perkuatan dan secara hidrolis. Pada tugas akhir ini teknik perbaikan tanah
yang digunakan adalah metode PVD Prefabricated vertical drains. Dikarenakan pembahasan yang dilakukan adalah difokuskan pada proses mempercepat
penurunan tanah lunak.
3.2 Teknik Perbaikan Tanah Lunak
3.2.1 Dengan Bahan Perkuatan
Teknik perbaikan tanah lunak dengan bahan perkuatan pada umumnya menggunakan geotekstil. Geotekstil adalah suatu material geosintetik yang
berbentuk seperti karpet atau kain. Umumnya material geoteksil terbuat dari bahan polimer polyester PET atau polypropylene PP. Geotekstil adalah
material yang bersifat permeable tidak kedap air. Menurut ASTM D4439, geotekstil didefinisikan sebagai geosintetik permeabel yang terdiri dari anyaman
tekstil solely of textiles. Dalam pembuatan geotekstil ada 3 hal penting yang perlu
diperhatikan yaitu
tipe polimer
yang digunakan,
dan cara
penenunanpenganyamannya.
Universitas Sumatera Utara
50 Geotekstil adalah bahan sintetis yang digunakan dalam pekerjaan teknik
yang berhubungan dengan tanah. Geotekstil berbentuk seperti lembaran yang dapat dipergunakan pada tanah yang bermasalah dalam jangka waktu yang relatif
lebih singkat. Dengan mempertimbangkan geotekstil hanya digunakan sebagai pemisah antara tanah timbun dan tanah gambut, sebagai perkuatan tanah yang
memiliki daya dukung rendah digunakan grid bambu sehingga biaya pun reatif murah Nugroho, 2001
Menurut Koerner 1994, geosintetik memiliki 5 fungsi utama yaitu sebagai pemisah separation, perkuatan reinforcement, filtrasi filtration,
drainasi drainage, dan penghalang cairan liquid barrier. Menurut Nurtjahjaningtyas 2005, pemilihan geotekstil untuk perkuatan
dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal geotekstil terdiri dari: kuat tarik geotekstil, sifat perpanjangan creep, struktur
geotekstil dan daya tahan terhadap faktor lingkungan, sedangkan faktor eksternal adalah jenis bahan timbunan yang berinteraksi dengan geotekstil. Struktur
geotekstil, yaitu jenis anyam woven atau niranyam non-woven juga mempengaruhi pada pemilihan geotekstil untuk perkuatan. Kondisi lingkungan
juga memberikan reduksi terhadap kuat tarik geotekstil karena reaksi kimia antara geotekstil dengan lingkungan disekitarnya. Sinar ultra violet, air laut, kondisi
asam atau basa serta mikro organisme seperti bakteri dapat mengurangi kekuatan geotekstil. Waktu pembebanan juga mengurangi kekuatan geotekstil karena akan
terjadi degradasi pada geotekstil oleh faktor fatigue dan aging. Untuk menutupi kekurangan tersebut, tidak seluruh kuat tarik geotekstil yang tersedia dapat
dimanfaatkan dalam perencanaan konstruksi perkuatan.
Universitas Sumatera Utara
51 Menurut Nugroho, Nizam dan Yusa 2010, geotekstil umumnya
digunakan untuk lima tujuan dasar, yaitu untuk fungsi: Drainage sebagai pengalir air tanah yang baik,
Filtration sebagai penyaring dan penahan partikel tanah halus supaya tidak terbawa oleh aliran rembesan air,
Separation sebagai pemisah dua lapisan supaya tidak bercampur, Protection dan erotion control sebagai pencegah erosi dan gerusan,
Reinforcement sebagai penguat dan pemegang tanah. Adapun beberapa faktor yang harus diperhatikan ketika akan
menggunakan material geotekstil sebagai lapis perkuatan yaitu: 1. Jenis geotekstil yang akan digunakan
2. Kondisi lingkungan, perubahan cuaca, dan kondisi asam atau basa dapat mempengaruhi kekuatan geotekstil.
3. Material timbunan yang akan digunakan 4. Interaksi antara material timbunan dengan geotekstil.
Manfaat penggunaan geotextile: 1. Meningkatkan daya dukung tanah.
2. Untuk beban kendaraan yang sama, lapisan subbase untuk perkerasan dengan menggunakan geotextile akan menjadi lebih tipis jika dibandingkan dengan
perkerasan tanpa perkuatan geotextile. 3. Dengan tabal perkerasan yang sama, penggunaan geotextile dapat
meningkatkan umur rencana struktur perkerasan. 4. Mencegah terjadinya penurunan setempat differential settlement.
5. Waktu pelaksanaan konstruksi lebih cepat.
Universitas Sumatera Utara
52 6. Mempermudah proses pemadatan
Metodecara Pemasangan Geotekstil: 1. Geotextile harus digelar di atas tanah dalam keadaan terhampar tanpa
gelombang atau kerutan. 2. Sambungan geotekstil tiap lembarannya dipasang overlapping terhadap
lembaran berikutnya. 3. Pada daerah pemasangan yang berbentuk kurva misalnya tikungan jalan,
geotekstil dipasang mengikuti arah kurva. 4. Jangan membuat overlapping atau jahitan pada daerah yang searah dengan
beban roda beban lalu-lintas. 5. Jika Geotextile dipasang untuk terkena langsung sinar matahari maka
digunakan geotekstil yang berwarna hitam. http:herlyfajri.blogspot.com201104penggunaan-geotextile-untuk-
perencanaan.html , diakses pada 20052013.
Geotextile dapat digunakan sebagai perkuatan timbunan tanah pada kasus: 1. Timbunan tanah diatas tanah lunak
2. Timbunan diatas pondasi tiang 3. Timbunan diatas tanah yang rawan subsidance
3.2.2 Secara Mekanis fisis
Definisi stabilisasi mekanis adalah tanah yang telah distabilisasikan secara mekanis, yang telah berhasil dibuat memiliki daya dukung tanah tertentu terhadap
deformasi oleh muatan, disebabkan karena adanya kait mengait interlock dan geseran antar butir tanah serta daya ikat antar butir oleh bagian tanah yang halus
atau tanah liat. Beberapa usaha penambahan kekuatan atau daya dukung tanah
Universitas Sumatera Utara
53 dengan stabilisasi mekanis seperti mengganti jenis tanah eksisting, mengatur
gradasi tanah atau melakukan pemadatan compaction. Dalam Pedoman Konstruksi dan Bangunan PdT-10-2005-B, prinsipnya
pemadatan tanah merupakan suatu proses dimana partikel tanah saling berdekatan, sehingga rongga udara menjadi lebih kecil akibat tumbukan mekanik. Dengan
melakukan pemadatan tanah pada kondisi kadar air yang mendekati optimum, rongga udara dapat dieliminir sehingga perubahan kadar air pun berkurang.
Pemadatan yang baik pada timbunan badan jalan akan mengurangi bahkan meniadakan penurunan timbunan. Melalui pemadatan tanah yang baik kuat geser
tanah akan meningkat dan tahan terhadap deformasi. Pemadatan adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah
dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis atau suatu proses berkurangnya volume tanah akibat adanya energi mekanis, pengaruh kadar air dan gradasi
butiran. Cara mekanis yang dipakai untuk memadatkan tanah boleh bermacam- macam. Dilapangan biasanya dengan cara menggilas, sedangkan di laboratorium
dengan cara memukul. Untuk setiap daya pemadatan tertentu kepadatan yang tercapai tergantung pada banyaknya air didalam tanah tersebut yaitu kadar airnya.
Tingkat pemadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan. Air dalam pori tanah berfungsi sebagai unsur pembasah pelumas tanah, sehingga
butiran tanah tersebut lebih mudah bergerak atau bergeser satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih padat atau rapat. Pada pembuatan timbunan
tanah untuk jalan raya, DAM tanah dan banyak struktur teknik lainnya, tanah yang lepas renggang haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat volumenya.
Pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah. Sehingga
Universitas Sumatera Utara
54 dengan demikian meningkatkan daya dukung pondasi diatasnya. Pemadatan juga
dapat mengurangi besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan meningkatkan kemantapan lereng timbunan. Tujuan pemadatan adalah untuk
memperbaiki sifat-sifat teknis massa tanah, sedangkan maksud dari pemadatan adalah :
4. Mempertinggi kuat geser tanah 5. Mengurangi sifat mudah mampat kompresibilitas
6. Mengurangi permeabilitas 7. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat penurunan kadar air dll.
Dalam suatu usaha pemadatan, berat volume kering tanah akan meningkat seiring dengan kenaikan kadar air tanah, tetapi pada kadar air tanah tertentu
penambahan air justru cenderung menurunkan berat volume kering tanah. Hal ini disebabkan karena air tersebut kemudian akan menempati ruang-ruang pori dalam
tanah yang sebetulnya dapat ditempati oleh partikel-partikel tanah. Kadar air yang memberikan nilai berat volume kering maksimal MDD disebut kadar air optimal
OMC. Dalam hal ini Proctor mendefinisikan empat variabel pemadatan tanah,
yaitu : 1. Usaha pemadatan atau energi pemadatan
2. Jenis tanah 3. Kadar air
4. Berat isi kering γd
Usaha pemadatan dan energi pemadatan compact effort and energy adalah tolak ukur energi mekanis yang dikerjakan terhadap suatu massa tanah. Di
lapangan usaha pemadatan ini dihubungkan dengan jumlah gilasan dari mesin
Universitas Sumatera Utara
55 gilas, jumlah jatuhan dari benda-benda yang dijatuhkan dan hal-hal yang serupa
untuk suatu volume tanah tertentu. Energi pemadatan jarang merupakan bagian dari spesifikasi untuk pekerjaan tanah, karena sangat sukar untuk diukur. Malah
yang sering diisyaratkan adalah jenis peralatan yang digunakan, jumlah gilasan, atau yang paling sering adalah hasil akhir berupa berat isi kering.
Pada percobaan pemadatan tanah di laboratorium untuk penelitian ini yang dipakai untuk menentukan kadar air optimum dan berat isi kering maksimum
adalah percobaan pemadatan standar standard compaction test Sandhyavitri, dkk 2008.
Adapun untuk melakukan perbaikan tanah dengan cara pemadatan diperlukan peralatan yang berfungsi untuk memadatkan tahan tersebut. alat-alat
pemadatan yang dapat digunakan memiliki jenis yang berbeda untuk keperluan tipe pemadatan yang berbeda:
1. Smooth steel roller penggilas dengan permukaan halus a. Three wheel roller
b. Tandem roller 2. Pneumatic tired roller penggilas roda ban angin
3. Sheep foot type roller penggilas dengan kaki kambing 4. Vibratory roller penggilas getar
5. Vibratory plate compactor alat pemadat getaran 6. Mesh Grid roller penggilas dengan roda bertapak anyaman
7. Segmented roller
Universitas Sumatera Utara
56 Tiap alat memiliki spesifikasi tersendiri yang harus diperhatikan dan
dipertimbangkan berdasarkan medan yang akan dihadapi alat pemadatan jenis tanah.
1. Untuk tanah plastis dan kohesif, dapat digunakan sheep foot roller karena jenis tapaknya yang cocok dan pneumatic tired roller karena cukup berat
dibandingkan alat pemadatan lainnya. 2. Untuk tanah pasir atau kerikil berpasir, dapat digunakan vibratory roller dan
pneumatic roller sehingga butiran pasir dapat bergerak memadat, mengisi rongga yang kosong.
3. Untuk tanah pasir bercampur lempung, dapat digunakan segmented roller. 4. Untuk jalan aspal, dapat digunakan smooth steel roller.
Menurut dari pengertian pemadatan tanah bahwa pemadatan tanah itu adalah proses yang dilakukan terhadap tanah untuk meningkatkan volume tanah,
meningkatkan daya dukung tanah Das, 1998. Sehingga dapat dikatakan bahwa peningkatan stabilitas tanah dasar dengan cara pemadatan adalah bertujuan untuk
memperbaiki karekteristik mekanis tanah yaitu memperkecil pori-pori tanah serta mengeluarkan air yang terkandung di dalam tanah tersebut. Energi pemadatan
yang dibutuhkan di lapangan diperoleh dari mesin gilas. Dengan cara ini maka gaya geser tanah atau permaebilitas tanah akan turun. Hasil yang dapat diperolah
dengan cara pemadatan adalah sebagai berikut Das, 1998.
1.
Pengurangan penurunan tanah subsidensi akibat gerakan-gerakan vertikal di dalam masa tanah sendiri, akibat berkurangnya angka pori tanah
2.
Keawetan daya dukung tanah optimal
Universitas Sumatera Utara
57 Berkurangnya volume akibat berkurangnya kadar air dari nilai patokan
pada saat pengeringan.
3.2.3 Dengan Bahan Kimia
Stabilisasi tanah secara kimiawi adalah penambahan bahan stabilisasi yang dapat mengubah sifat-sifat kurang menguntungkan dari tanah. Biasanya
digunakan untuk tanah yang berbutir halus. Bahan yang digunakan untuk stabilisasi tanah disebut stabilizing agents karena setelah diadakan pencampuran
menyebabkan terjadinya stabilisasi. Untuk masih dapat memanfaatkan tanah- tanah kohesif setempat sebanyak mungkin secara ekonomis, maka dipergunakan
stabilizing agents, yang karena proses kerjanya dan sifat pengaruh yang
ditimbulkan kepada bahan yang distabilkan menyebabkan stabilisasi dengan menggunakan bahan campuran ini.
Stabilisasi kimia melibatkan peningkatan tanah dengan beberapa bahan kimia. Atau pencampuran tanah lunak dengan bahan kimia. Yang mana stabilisasi
ini akan dapat meningkatkan sifat fisik dan teknis tanah, misalnya: stabilitas volume, kekakuan, dan kekuatan. Stabilisasi kimia merupakan stabilisasi teknik
yang efektif dan sudah terbukti dapat meningkatkan sifat-sifat tanah dasar yang digunakan di Lowa, Kansas, Nebraska, dan Missouri. Stabilitator yang sering
digunakan adalah, Semen Portland, kapur, dan fly ash. Kapur adalah stabilizer yang plaing efektif untuk tanah lunak dibandingkan dengan stabilizer yang
lainnya Stefan A. Romanoschi, Sathish Banda, Mustaque Hossain, and Andrew J. Gisi.
Batu kapur umumnya terbentuk karena terjadi endapan secara organik atau secara kimiawi. Pengendapan fosil di lautan dimana terkandung kulit kerang,
Universitas Sumatera Utara
58 rangka binatang atau makhluk laut, yang makin lama makin banyak, lapis demi
lapis membentuk batu kapur. Beberapa endapan batu ini terbentuk akibat perisitiwa kimiawi, karena larutnya karbonat dari fosil dan dengan adanya CO2
membentuk bikarbonat yang larut, tetapi kemudian berubah menjadi batuan karbonat Anonim,1987. Menurut mineralnya kapur dapat dibedakan yaitu Kalsit
CaCO3 berat jenis 2,72 dan Aroganit CaCO3 dengan berat jenis 2,94 , Dolomit CaMg CO32 berat jenis 2,83 dan Magnesit MgCO3. Batu kapur
juga dipakai sebagai unsur bangunan, khususnya untuk daerah yang tidak punya batuan vulkanik, batuan ini juga dapat dipakai untuk batu belah pada konstruksi
pondasi rumah maupun pondasi jalan dan atau dipecah dipakai sebagai agregat untuk beton Anonim,1987. Selain itu kapur juga dapat dipakai sebagai bahan
campuran spesi atau mortar dan bahan pengisi untuk merubah sifat campuran tanah. Anonim, 1987.
Kapur merupakan bahan yang efektif untuk stabilisasi tanah plastis sehingga tanah tersebut mempunyai kemudahan pengerjaan workability yang
lebih baik serta kekuatan yang meningkat. Namun demikian, kapur tidak efektif digunakan untuk stabilisasi tanah yang tidak kohesif atau tanah berkohesi rendah,
apabila tidak disertai dengan penambahan bahan pozzolanik. Pada umumnya kapur yang digunakan sebagai bahan stabilisasi adalah kapur mati atau kalsium
hidroksida CaOH
2
dan kapur hidup atau kalsium oksida CaO. Kalsium oksida CaO lebih efektif untuk kasus-kasus tertentu, sedangkan dalam
pelaksanaan stabilisasi yang sering digunakan adalah kalsium hidroksida CaOH
2
. Untuk kalsium karbonat CaCO
3
kurang efektif sebagai bahan stabilisasi kecuali sebagai bahan pengisi Ingles dan Metcalf, 1992.
Universitas Sumatera Utara
59 Pendapat Ingles dan Metcalf 1992 sama dengan yang terdapat dalam
AustStab Technical Note, lime stabilisation practice 2008, bahwa kapur yang umum digunakan untuk bahan stabilisasi adalah kapur kembang CaO dan kapur
padam Ca OH
2
. Tabel 3.1 Persyaratan sifat
– sifat kapur untuk stabilisasi tanah Unsur
Calsium Hidroksida
Calsium Oksida
Komposisi CaOH
2
CaO Bentuk
Serbuk tepung Granular
Kepadatan Curah tm
3
0,45 – 0,56
0,9 – 1,3
Ekuivalensi dengan CaOH
2
1,00 1,32
Magnesium dan Kalsium Oksida 95
92 Karbon Dioksida
5 - 7 3 - 10
Sumber : AustStab Technical Note, lime stabilisation practice, 2008 Kondisi yang akan terjadi dari stabilisasi menggunakan kapur antara lain :
1. Meningkatkan kekakuan tanah dasar untuk pembangunan jalan baru atau merehabilitasi jalan yang telah ada
2. Mengurangi PI dari perkerasan semula dan material tanah dasar 3. Meningkatkan stabilitas volume untuk lapisan paling atas dari material yang
dipilih 4. Memodifikasi lapisan subbase untuk meningkatkan kekakuan perkerasan
3.2.4 Secara Hidrolis
Salah satu teknik perbaikan tanah secara hidrolis yang sering digunakan dalam permasalahan tanah lunak adalah pembebanan awal preloading dan
penggunaan drainase vertikal vertical drain. Dimana drainase vertikal dapat mempercepat penurunan atau konsolidasi.
Universitas Sumatera Utara
60 Konsolidasi primer biasanya memakan waktu yang sangat lama, bahkan
bisa memakan waktu bertahun tahun untuk jenis tanah lempung yang memiliki permaebilitas kecil. Waktu yang lama ini sering kali menjadi masalah yang
merepotkan dalam pekerjaan geoteknik. Oleh karana itu diperlukan solusi yang tepat mempercepat keluarnya air pori dari dalam tanah dengan mempergunakan
drainase vertical vertikan drain. Pada awal perkembangan drainase vertical sebagai suatu alat mempercepat
konsolidasi telah digunakan kolom-kolom pasir sand column. Metodenya adalah
dengan memasukkan pasir kelubang-lubang pada tanah lunak Gambar 3.1. saat
ini, drainase vertical buatan telah banyak digunakan dalam usaha melakukan perbaikan pada tanah. Drainase vertical sintesis bentuk strip pertama kali
dikembangkan oleh Swedish Geotechnical institute. Drainase vertical ini dibuat dari kertas kardus carboard dengan saluran-saluran internal dibagian dalam.
Prabeban
Gambar 3.1 Drainase vertical dibawah timbunan tanah.
Universitas Sumatera Utara
61
3.2.4.1 Fungsi Drainase Vertikal
Penggunaan utama drainase vertical adalah untuk mempercepat konsolidasi dan menghemat waktu penurunan timbunan pada tanah lunak
Gambar3.2. Penurunan tanah lunak bisa memerlukan waktu hingga bertahun- tahun. Dikarenakan efesiensi yang tinggi dalam metode pemasangan drainase
vertical, kombinasi prabeban dengan drainase vertical menjadi alternative yang sangat ekonomis untuk metode pemasangan untuk perbaikan tanah dibandingkan
dengan yang lain Hausman, 1990. Drainase vertikal hanya mempercepat konsolidasi primer saja, karena
pengaliran air yang signifikan hanya terjadi pada saat terjadi konsolidasi primer. Konsolidasi sekunder hanya mengalirkan jumlah air yang sangat sedikit dari tanah
dan seperti penurunan sekunder tidak dipercepat oleh drainase vertikal. Drainase vertikal efektif terutama terhadap deposit lempung yang mengandung banyak
lapisan horizontal pasir atau lanau tipis yang sedikit lapisan mikro. Prefabricated vertical drained PVD
adalah produk berbentuk pita potongan melintang segiempat yang terdiri dari atas material penyaring geoteksil
yang membungkus inti plastik. Ukuran Prefabricated vertical drained PVD adalah 10 cm lebar dengan ketebalan antara 3-4 cm Bo et al., 2003a. material
dibentuk dari inti plastic yang berguna untuk megalirkan air yang terjadi pada saringan geotekstil Shaefer, 1997. Fungsi utama saringan drainase vertical
adalah untuk memastikan partikel halus tidak lolos dan menyumbat saluran drainase dalam inti Hansbo, 1981.
Universitas Sumatera Utara
62
Without Drains Drains Without Surcharge
Drains With Surcharge
Removal of temporary surcharge S
et tl
em en
t
Construction Period
Gambar 3.2
Penurunan dengan dan tanpa drainase vertikal
3.2.4.2 Karakteristik Drainase Vertikel
Prefabricated vertical drained PVD terdiri dari inti dan saringan yang
terbuat dari bahan polimer. Dimensi drainase vertical biasanya berukuran 100 mm lebar dengan ketebalan 3-4 mm. kinerja drainase vertical tidak hanya dipengaruhi
oleh drinase itu sendiri, namun dipengaruhi juga oleh tipe tanah dan metode pemasangannya Bo et al., 2003. Saringan berinteraksi dengan tanah dan
karakteristik saat air masuk kedalam drainase. Metode pemasangan dibutuhkan untuk memastikan drainase vertical mempunyai kemampuan kekuatan tarik
regangan untuk menahan gaya tarik yang terjadi selama proses pemasangan. Hal-hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih drainase vertical
meliputi diameter ekivalen, kapasitas penyerapan, karakteristik filterjaket pelindung, kelenturan serta ketahanan.
Factor-faktor ini berbeda untuk setiap tipe drainase vertical tergantung dari pabrik pembuatnya. Spesifikasi yang berbeda-beda ini dibuat mengingat kondisi
lapangan yang bervariasi.
Universitas Sumatera Utara
63
3.2.4.3 Pengaruh Drainase Vertikal terhadap Konsolidasi
Ada dua kondisi dalam penurunan konsolidasi yang perlu diperhatikan, yaitu kondisi tegangan vertical bebas free vertical strain dan kondisi regangan
vertical sepadan equal vertical strain. Kondisi regangan vertical bebas mengasumsikan bahwa tegangan vertical permukaan adalah constant dan
penurunandeformasi permukaan tidak seragam selama proses konsolidasi. Sedangkan kondisi regangan vertical sepadan mengasumsikan bahwa tegangan
vertical permukaan tidak seragam dan penurunandeformasi permukaan seragam. Sedangkan dalm perencanaan drainase vertical dua ini ada dua hal yang perlu
diperhatikan, yaitu: 1. Pengaruh jarak drainase vertical terhadap percepatan proses konsolidasi.
Jarak antar drainase vertical ini berpengaruh terhadap panjang lintasan drainase air pori secara horizontal. Semakin jauh jarak antar drainase vertical
mengakibatkan semakin jauh jarak yang harus ditempuh air untukmencapai drainase vertical dan keluar sehingga proses konsolidasi menjadi semakin
lama. 2. Pengaruh panjang drainase vertical terhadap percepatan proses konsolidasi,
ditunjukkan pada Gambar 2.18. pada proses konsolidasi pada daerah sepanjang drainase vertical saja. Darinase vertical hanya mampu
memperpendek jarak aliran drainase pada arah sepanjang aliran drainase vertical, sedangkan untuk daerah dibawahnya hanya akan mengalami
konsolidasi biasa.
Universitas Sumatera Utara
64
3.2.4.4 Efek Smear dan Gangguan
Pada pemasangan drainase vertikal diasumsikan bahwa sifat-sifat tanah sekelilingnya tidak berubah. Tapi pada kenyataan bahwa pemasangan drainase
vertical sedikit mengganggu disturb tanah, tergantung pada sensifitas tanahnya Rowe, 1968. Gangguan pada tanah akibat drainase vertical seperti mengurangi
permaebilitas tanah yang dapat memperlambat proses konsolidasi. Efek ini disebut dengan smear. Solusi yang mungkin dilakukan adalah dengan
memperkecil luas penampang mandrel, akan tetapi, kekakuan mandrel tetap dipertahankan. Barron 1948 dan Hansbo 1979,1981 menganalisa gangguan
pada tanah dengan cara mengasumsikan annulus pada tanah lempung yang dibentuk dengan koefisien permaebilitas lebih rendah k
r
dan k
h
lempung tidak
terganggu.
Efek smear Fsn dirumuskan sebagai berikut: 3.1
Dimana: K
h
k
r
= diasumsikan bernilai 2 k
h
= koefisien permaebilitas horizontal mmdetik k
r
= koefisien permaebilitas radial mmdetik S
= rasio zona smear cm d
s
= diameter zona smear cm d
w
=diameter ekivalen vertical drain
Universitas Sumatera Utara
65
S
S R
R S
S
Drains R = 0,546 S
Square pattern R = 0,525 S
Triangular pattern
d
e
d
s
d
w
u = 0 z
l
l d
z
u = 0 r
w
r
s
dQ
1
debiel dQ
2
k
h
k
R
k
w
vertical drain smear cushion
S = d
s
d
w
Gambar 3.3
Pengaruh smear dan tahanan drain After Hansbo, 1981.
3.2.4.5 Pemilihan Tipe Drainase Vertikal
Dalam pemilihan tipe drainase vertical perlu diperhatikan besar diameter ekivalen, kapasitas pembuangan, fleksibilitas dan ketahanannya. Kapasitas
pembuangan yang umum digunakan adalah sama atau lebih dari 100 m
3
tahun. Pemilihan filter atau jeket pelindung harus sedemikian rupa sehingga
permaebilitas yang besar dapat diperoleh, namun tetap dapat menghindarkan
partikel tanah yang kecil masuk melalui filter tersebut. Gambar 3.4 menunjukkan
rencan pola drainase dan zona pengaruh antara drainase.
Gambar 3.4
Rencana pola drainase dan zona pengaruh antar drainase Bergado, 1996
Universitas Sumatera Utara
66 Drainase vertical biasanya dipasang dengan pola persegi empat atau pola
segitiga seperti pada Gambar 3.4. Zona pengaruh drainase R adalah variable tidak bebas, karena merupakan fungsi jarak spasi drainase S.
Untuk drainase yang dipasang dengan pola persegi empat: R = 0,546.S
3.2 Untuk drainase yang dipasang dengan pola segi tiga.
R = 0,525.S 3.3
Pola persegi empat sangat cocok digunakan membuat dan mengontrol di lapangan. Meskipun demikian, pola segi tiga juga banyak digunakan karena dapat
membuat konsolidasi lebih seragam antar drainase dibandingkan dengan pola persegi empat Holts et al., 1991.
3.2.4.6 Pemasangan Drainase Vertikal
Pemasangan drainase vertical pada lapisan tanah lunak dilakukan dengan menggunakan mandrel selonsong baja dengan penampang tubular. Mandrel
tersebut dipasang pada alat pengarah atau leader pada suatu crane. Drainase vertical yang berada didalam mandrel kemudian ditanamkan ke lapisan lunak
sampai kedalaman tanah keras. Ujung dari drainase vertical kemudian dijepit pada lapisan tanah keras dan mandrel kemudian diangkat ke permukaan lapisan tanah
dengan meninggalkan drainase vertical pada lapisan tanah tersebut.
Universitas Sumatera Utara
67
Gambar 3.5 Pemancangan PVD
Dari berbagai jenis teknik perbaikan tanah lunak yang telah diuraikan diatas, maka pada Tugas Akhir ini yang akan dibahas adalah PVD, hal ini
dikarenakan dalam pembahasan ini ditekankan pada cara mempercepat konsolidasi atau penurunan, supaya pembangunan konstruksi dapat segera
dilaksanakan.
3.3 Desain Drainase Vertikal
Metode yang digunakan untuk menghitung desain Prefabricated Drainage Vertical
PVD ini adalah metode yang diperkenalkan oleh Hansbo 1981. Desain PVD ini hanya akan dilakukan pada satu titik saja yang dianggap paling kritis.
Tinjauan dilakukan pada titik yang memiliki ketebalan tanah lunak paling tebal dari sepanjang runway Bandara Internasional Kualanamu, yaitu pada titik BH-2
STA 0+700 dengan ketebalan sebesar 10 meter. Sedangakan derajat konsolidasi yang ditargetkan adalah 90. Dimensi PVD yang digunakan dalam tugas akhir ini
Universitas Sumatera Utara
68 adalah lebar = 10 cm dan tebal = 0,5 cm dan pola yang digunakan adalah pola
segitiga.
3.4 Persamaan Desain Umum Untuk Drainase Vertikal
Laju konsolidasi dalam keadaan prakompresi pada umumnya dianalisis dengan menggunakan teori konsolidasi untuk drain satu demensi yang
dikembangkan oleh Terzagih. Persamaan tersebut adalah:
= 3.4
Dimana: = derajat konsolidasi rata-rata dari pita drainase vertical
= penurunan konsolidasi pada waktu antara m = penurunan konsolidasi akhir m
Nilai U
v
berkaitan dengan factor waktu T
v
tanpa dimensi, yaitu: T
v
= C
v
.tH
d
3.5 C
v
= koefisien konsolidasi untuk drainase vertical m
2
hari t
= waktu hari H
d
= panjang drainase vertical Sedangkan derajat konsolidasi rata-rata terhadap aliran air vertical adalah:
3.6
Universitas Sumatera Utara
69 Teori Terzaghi hanya untuk mengaplikasikan konsolidasi primer utama dan
berdasarkan pada beberapa asumsi sebagai berikut: 1. Tanah lempung dianggap homogen
2. Pori tanah berisi air tanah jenuh sempurna 3. Hukum Darcy berlaku
4. Koefisien permaebilitas adalah konstan 5. Partikel tanah dan air dianggap tidak termampatkan
6. Pemampatan dan aliran air adalah satu dimensi Teori konsolidasi untuk vertikal drain telah dikembangkan oleh Barron
1948 untuk menganalisis kinerja drain pasir. Barron menggunakan asumsi- asumsi dasar sebagai berikut:
1. Lempung bersifat jenuh dan homogeny 2. Semua regangan kompresif dalam masa tanah terjadi dalam arah vertical
3. Tidak ada aliran pori 4. Berlaku hokum Darcy untuk permaebilitas. Koefisien permaebilitas k tidak
tergantung pada lokal. 5. Air pori dan butiran mineral bersifat inkompresif bila dibandingkan dengan
kerangka lempung. 6. Tambahan increment beban pada awalnya dipengaruhi oleh tekanan air pori
berlebih. 7. Tidak ada tekanan air pori berlebih dalam drain
Universitas Sumatera Utara
70 8. Zona pengaruh dari tiap-tiap drain berbentuk silinder
3.5 Modifikasi Persamaan Desain Umum