Perbaikan Tanah Dasar Menggunakan Pre-Fabricated Vertical Drain Dengan Variasi Kedalaman Dan Perkuatan Lereng Dengan Turap. Studi Kasus : Lapangan Penumpukan Peti Kemas, Pelabuhan Trisakti, Banjarmasin, Kalimantan Selatan - ITS Repository

TUGAS AKHIR (RC14 - 1501)

PERBAIKAN TANAH DASAR MENGGUNAKAN PREFABRICATED VERTICAL DRAIN DENGAN VARIASI
KEDALAMAN DAN PERKUATAN LERENG DENGAN
TURAP
STUDI KASUS : LAPANGAN PENUMPUKAN PETI
KEMAS, PELABUHAN TRISAKTI, BANJARMASIN,
KALIMANTAN SELATAN
DOFRAN WINNER
NRP 3113 100 082
Dosen Pembimbing I
Prof. Ir. Noor Endah, M.Sc., Ph.D
Dosen Pembimbing II
Putu Tantri Kumala Sari, S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017

TUGAS AKHIR (RC14 - 1501)

PERBAIKAN TANAH DASAR MENGGUNAKAN
PRE-FABRICATED VERTICAL DRAIN DENGAN
VARIASI KEDALAMAN DAN PERKUATAN
LERENG DENGAN TURAP
STUDI KASUS : LAPANGAN PENUMPUKAN PETI
KEMAS, PELABUHAN TRISAKTI, BANJARMASIN,
KALIMANTAN SELATAN
DOFRAN WINNER
NRP 3113 100 082
Dosen Pembimbing I
Prof. Ir. Noor Endah, M.Sc., Ph.D
Dosen Pembimbing II
Putu Tantri Kumala Sari, S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017

i

FINAL PROJECT (RC14 - 1501)

GROUND IMPROVEMENT METHOD USING
PRELOADING COMBINED WITH PREFABRICATED VERTICAL DRAIN INSTALLED AT
DIFFERENT DEPTH AND SLOPE RETAINING
STRUCTURE WITH SHEET PILE
CASE STUDY : CONTAINER YARD, TRISAKTI PORT,
BANJARMASIN, SOUTH KALIMANTAN
DOFRAN WINNER
NRP 3113 100 082
Academic Supervisor I
Prof. Ir. Noor Endah, M.Sc., Ph.D
Academic Supervisor II
Putu Tantri Kumala Sari, S.T., M.T.

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING
Faculty of Civil Engineering and Planning
Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2017

ii

PERBAIKAN TANAH DASAR MENGGUNAKAN PREFABRICATED VERTICAL DRAIN DENGAN VARIASI
KEDALAMAN DAN PERKUATAN LERENG DENGAN
TURAP
STUDI KASUS : LAPANGAN PENUMPUKAN PETI
KEMAS, PELABUHAN TRISAKTI, BANJARMASIN,
KALIMANTAN SELATAN
Nama Mahasiswa
NRP
Jurusan
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II

: Dofran Winner
: 3113100082
: Teknik Sipil FTSP-ITS
: Prof. Ir. Noor Endah, M.Sc., Ph.D

: Putu Tantri KS., ST., MT

Abstrak
Metode perbaikan tanah dasar menggunakan preloading
yang dikombinasikan dengan Pre-fabricated Vertical Drain
(PVD) dipilih untuk proyek pengembangan lapangan
penumpukan peti kemas di Pelabuhan Trisakti, Banjarmasin,
Kalimantan Selatan. Tujuan menggunakan preloading adalah
meningkatkan daya dukung tanah di area lapangan penumpukan
dan menghilangkan pemampatan yang terjadi; pemasangan Prefabricated Vertical Drain (PVD) diarahkan untuk mempersingkat
waktu pemampatan. Selama masa preloading, ternyata
kelongsoran selebar 37 meter terjadi di area penumpukan.
Namun, konstruksi tetap dilanjutkan hingga selesai. Saat
beroperasi, lapangan penumpukan mengalami penurunan.
Akibatnya, perkerasan lapangan penumpukan mengalami retak,
bergelombang, dan hancur. Oleh karena itu, analisis ulang
perencanaan perlu dilakukan. Diketahui bahwa kelongsoran
terjadi saat preloading setinggi 4,0 meter. Agar lapangan
penumpukan dapat beroperasi kembali, diperlukan perencanaan
untuk perkuatan lereng dan untuk menghilangkan pemampatan

tanah dasar di area lapangan penumpukan.

iv

Perbaikan tanah dasar menggunakan preloading yang
dikombinasikan dengan Pre-fabricated Vertical Drain (PVD)
digunakan untuk Zona 3, 4, dan 5, dan perkuatan lereng dengan
turap digunakan untuk Zona-1 dan Zona-2 yang merupakan
bagian lereng dari lapangan penumpukan. Direncanakan PVD
dipasang pada kedalaman yang berbeda: 1/3H, 2/3H, dan H (H
adalah ketebalan lapisan tanah lunak) untuk melihat kondisi yang
menghasilkan biaya paling murah. Ketika PVD tidak dipasang
sedalam tanah lunak, itu berarti pemampatan tidak dihilangkan
seluruhnya sebelum lapangan penumpukan dioperasikan;
akibatnya, perlu dilakukan overlay pada lapangan penumpukan
secara berkala untuk menjaga tinggi permukaan tanah tetap
sama. Ketika PVD dipasang sedalam tanah lunak, tidak akan
terjadi pemampatan yang berarti tidak diperlukan overlay.
Dari hasil perencanaan yang dilakukan, diketahui bahwa
turap yang digunakan adalah Corrugated Concrete sheet pile

type W-600 A1000. Turap dipasang sedalam 18 meter di Zona-1
dan sedalam 22 meter di Zona-2; selain itu, angker dipasang
pada turap untuk meningkatkan kekakuan turap. Hasil
perencanaan juga menunjukkan bahwa biaya yang paling
ekonomis adalah PVD dipasang sampai 2/3H di Zona-3, dan
tanpa PVD di Zona-4 dan Zona-5. Total biaya konstruksi adalah
sebesar Rp 843.106.053,00 untuk Zona-1 dan Zona-2; Rp
9.446.530.597,00 untuk Zona-3; Rp 1.869.613.200,00 untuk Zona
4; dan Rp 3.577.392.000,00 untuk Zona 5.
Kata Kunci : Lapangan Penumpukan Peti Kemas, Prefabricated Vertical Drain (PVD), Preloading, Turap

v

GROUND IMPROVEMENT METHOD USING
PRELOADING COMBINED WITH PREFABRICATED
VERTICAL DRAIN INSTALLED AT DIFFERENT DEPTH
AND SLOPE RETAINING STRUCTURE
WITH SHEET PILE
CASE STUDY : CONTAINER YARD, TRISAKTI PORT,
BANJARMASIN, SOUTH KALIMANTAN

Name of Student
Student’s Number
Department
Supervisor I
Supervisor II

: Dofran Winner
: 3113100082
: Civil Engineering Dept. FTSP ITS
: Prof. Ir. Noor Endah, M.Sc., Ph.D
: Putu Tantri KS., ST., MT

Abstract
Ground Improvement method using preloading combined
with prefabricated vertical drain (PVD) was chosen for the
container yard development project at Trisakti port, Banjarmasin,
South of Kalimantan. The purpose of using preloading is to
improve the soil bearing capacity at the container yard area and
to eliminate its settlement; the installment of prefabricated
vertical drain (PVD) was directed to shortened the time interval

of soil settlement. During the preloading period, unfortunately,
slope failure as wide as 37 meters took place in the container
yard area. The container yard construction, however, was still
carried out until finish. When it was operated, the container yard
has undergone settlement. As a result, the rigid pavement of the
container yard was crack, waviest, and completely destroy. Due
to this problem, reanalyzing of the design had to be carried out. It
was figured out that slope failure occurred when the preloading
reached 4.0 meters high. In order to make the container yard can
be operated, it is very important to redesign the slope retaining
structure and to eliminate the settlement of soil in the container
yard area.

vi

Ground improvement using preloading combined with
prefabricated vertical drain (PVD) is chosen for Zona 3, 4, and 5,
and slope retaining structure with sheet pile is for Zona-1 and
Zona-2 as the slope part of the container yard. It is designed that
PVD is installed at different depth: 1/3H, 2/3H, and H (H is

thickness of soft soil layer) in order to see which one that gives
the cheapest price. When the PVD is not installed until the whole
thickness of soft soil layer, it means that the settlement is not
eliminated completely before the container yard is operated;
consequently, the container yard has to be overlay periodically in
order to keep the surface elevation is always the same. When the
PVD installed until the whole layer of soft soil layer, no more
settlement will occur that means no overlay needed.
From the design carried out, it is found that sheet pile
used for slope retaining structure is Corrugated Concrete sheet
pile type W-600 A1000. Sheet piles are installed at 18.0meters
depth in Zona-1 and 22.0meters depth in Zona-2; besides, ground
anchors are installed at the sheet piles to increase their stiffness.
The designed result also shows that the most economic one is
PVD has to be installed until 2/3H in Zona-3, and no PVD needed
in Zona-4 and Zona-5. The total cost for construction is IDR
843.106.053,00 for Zona-1 and Zona-2; IDR 9.446.530.597,00
for Zona-3; IDR 1.869.613.200,00 for Zona-4; and IDR
3.577.392.000,00 for Zona-5.
Keyword : Container Yard, Pre-fabricated Vertical Drain

(PVD), Preloading, Sheet Pile.

vii

KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena
atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul “PERBAIKAN TANAH DASAR
MENGGUNAKAN PRE-FABRICATED VERTICAL DRAIN
DENGAN VARIASI KEDALAMAN DAN PERKUATAN
LERENG DENGAN TURAP” ini.
Tugas Akhir ini diajukan sebagai persyaratan gelar
kesarjanaan jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat berguna bagi semua
pihak. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat
kekurangan, untuk itu segala saran dan masukan tentang
penulisan tugas akhir ini sangat diharapkan.
Adapun dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini
penulis memperoleh bantuan dan bimbingan serta banyak

dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1.
Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala kuasa dan
bimbingan-Nya
2.
Kedua orangtua Penulis; Bapak Anthony Winston
Luhulima dan Ibu Josefine Ernestine Latupeirissa atas
doa, motivasi, dukungan, dan semangatnya.
3.
Kakak Penulis; Desly Luther-Luhulima atas doa,
dukungan, dan semangatnya.
4.
Ibu Prof. Ir. Noor Endah, M.Sc., Ph.D selaku dosen
pembimbing yang telah membimbing baik akademik
maupun non-akademik, membagi ilmu dan pengalaman,
serta teknik menulis yang baik dan benar.
5.
Ibu Putu Tantri Kumala Sari, ST., MT. selaku dosen
pembimbing atas bimbingan, ilmu yang telah dibagi dan
pengertian yang telah diberi.

viii

6.

7.
8.

9.

10.

11.

12.

Ibu Ir. Retno Indryani, MS. selaku dosen wali penulis
yang telah memberikan semangat dalam mengerjakan
Tugas Akhir ini.
Varianne Waluyan atas doa, dukungan, dan semangatnya
selama mengerjakan Tugas Akhir ini.
Christ Billy, Daniel Adrian, Yulio Andreas, Michael
Damanik, dan Malvin Yonathan sebagai teman
Kelompok Kecil atas doa dan semangatnya.
Surya Santoso, Benhard Manullang, Evannita Sitorus,
Sance Simandjuntak, dan Adriel Nggeo sebagai rekanrekan SC PKMBK PMK ITS atas doa dan dukungannya.
Teman-teman “Forum Komunikasi”; Dwiyanto Agung,
Dary Wira, Asrar Amir, Muh. Multazam, Teguh Priyatna,
Andi Akram, dan Afriando Togu atas doa dan
semangatnya.
Teman-teman S-56, angkatan 2013 Jurusan Teknik Sipil
ITS yang telah berjuang bersama penulis selama tiga
setengah tahun ini.
Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat
Penulis sebutkan satu per satu.

Walaupun masih banyak kekurangan dan jauh dari kata
sempurna penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat
memberikan manfaat dan menambah wawasan. Penulis juga
memohon maaf atas kekurangan yang ada pada Tugas Akhir ini.
Syalom
Surabaya, Januari 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................
TITLE PAGE ..................................................................
LEMBAR PENGESAHAN ............................................
ABSTRAK .....................................................................
ABSTRACT ......................................................................
KATA PENGANTAR .....................................................
DAFTAR ISI ...................................................................
DAFTAR GAMBAR .....................................................
DAFTAR TABEL ..........................................................
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................

i
ii
iii
iv
vi
viii
x
xiii
xv
xvii

BAB I PENDAHULUAN .............................................. 1
1.1
Latar Belakang ................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .............................................. 9
1.3
Tujuan ................................................................ 9
1.4
Batasan Masalah ................................................ 9
1.5
Manfaat .............................................................. 9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................. 11
2.1
Tanah dan Karakteristiknya ............................... 11
2.2
Analisis Parameter Tanah .................................. 11
2.2.1 Pendekatan Statistik .................................. 12
2.2.2 Pendekatan Korelasi dan Rumus Empiris .. 12
2.3
Pemampatan ....................................................... 16
2.3.1 Pemampatan Konsolidasi (Sc) .................. 17
2.3.2 Parameter Tanah untuk Perhitungan Settlement
(Sc)...................................................................... 18
2.4
Perhitungan Tinggi Timbunan ........................... 20
2.4.1 Tinggi TImbunan Awal dan Akhir ............ 20
2.5
Waktu Pemampatan ........................................... 21
2.6
Percepatan Waktu Pemampatan ........................ 23
2.6.1 Vertical Drain ........................................... 23
2.6.2 Kedalaman Vertical Drain ........................ 23
2.6.3 Waktu Konsolidasi dengan Vertical Drain. 24
x

2.7
2.8

Perbedaan Pemampatan ..................................... 28
Timbunan Bertahap ............................................ 30
2.8.1 Peningkatan Daya Dukung Tanah ............. 30
2.8.2 Besar Pemampatan akibat Timbunan
Bertahap.............................................................. 31
2.9
Perkuatan Lereng dengan Turap ........................ 32
2.9.1 Perencanaan Turap tanpa Angker ............. 32
2.9.2 Perencanaan Turap dengan Angker .......... 33
BAB III METODOLOGI ............................................. 37
3.1
Bagan Alir .......................................................... 37
BAB IV DATA DAN ANALISIS ................................. 41
4.1
Data Tanah ......................................................... 41
4.1.1 Data Tanah Dasar ...................................... 41
4.1.2 Data Tanah Timbunan ............................... 52
4.2
Data untuk Desain dan Analisis ......................... 52
4.2.1 Data Beban ................................................ 52
4.2.2 Data Spesifikasi Bahan ............................. 53
4.2.2.1 Sheet Pile Beton ....................... 53
4.2.2.2 Pre-fabricated Vertical Drain
(PVD)..................................................... 54
BAB V PERENCANAAN GEOTEKNIK ................... 55
5.1
Analisis Kelongsoran Talud Sebelum Perkuatan 55
5.2
Perencanaan Perkuatan Talud dengan Turap .... 56
5.2.1 Perencanaan Turap tanpa Angker ............ 56
5.2.2 Perencanaan Turap Berangker .................. 63
5.2.3 Analisis Stabilitas Setelah Perkuatan ........ 70
5.3
Perhitungan Timbunan Preloading .................... 70
5.3.1 Perhitungan Besar Pemampatan (Sc) ........ 72
5.3.2 Perhitungan Tinggi Timbunan Awal (H-Initial) dan
Tinggi Timbunan Akhir (H-Final) .................... 74
5.4
Perhitungan Waktu Pemampatan Tanpa PVD ... 77
5.5
Perencanaan PVD untuk Mempercepat
Pemampatan........................................................ 78
5.5.1 Perhitungan Derajat Konsolidasi Vertikal
(Uv)..................................................................... 78
xi

5.5.2 Perhitungan Derajat Konsolidasi Horizontal
(Uh)..................................................................... 78
5.5.3 Perhitungan Derajat Konsolidasi Rata-rata
(Ū)...................................................................... 79
5.6
Perhitungan Differential Settlement .................. 82
5.7
Perhitungan Overlay dan Penentuan Lama Waktu
Overlay ............................................................. 84
5.8
Penimbunan Bertahap ....................................... 87
5.8.1 Perhitungan Tegangan di Tiap Lapisan Tanah untuk
Derajat Konsolidasi (U) 100% .......................... 87
5.8.2 Perhitungan Tegangan di Tiap Lapisan Tanah untuk
Derajat Konsolidasi (U) < 100% ....................... 87
5.8.3 Perhitungan Nilai Cu Baru ...................... 88
5.8.4 Perhitungan Pemampatan Akibat Timbunan
Bertahap ........................................................... 88
5.9
Perhitungan Biaya Material ............................. 88
5.9.1 Perhitungan Biaya Perkuatan Lereng ...... 88
5.9.2 Perhitungan Biaya Alternatif Perbaikan Tanah
Dasar .................................................................. 89
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN..................... 95
6.1
Kesimpulan ........................................................ 95
6.2
Saran .................................................................. 96
DAFTAR PUSTAKA...................................................... 97
LAMPIRAN ................................................................... 99
BIODATA PENULIS .................................................... 237

xii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Gambar 1.2
Gambar 1.3
Gambar 1.4
Gambar 1.5
Gambar 1.6
Gambar 1.7
Gambar 1.8
Gambar 1.9
Gambar 1.10
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 2.13

Lokasi Pelabuhan Banjarmasin, Kalimantan
Selatan ................................................... 2
Layout Pelabuhan Trisakti .................... 3
Layout Area Perencanaan
Pengembangan....................................... 3
Layout Pembagian Zona Area Perencanaan
Pengembangan ..................................... 4
Area Kelongsoran pada Container Yard. 5
Gambar Kerusakan yang Terjadi ......... 5
Mapping Kerusakan Plat Rigid Zona 3 dan
5............................................................ 6
Hasil Analisis Kestabilan Lereng dengan
Timbunan Pasir Setinggi 4,00 m ......... 7
Hasil Analisis Kestabilan Lereng Tanpa
Timbunan ............................................. 7
Kurva Hubungan Tinggi Timbunan dan SF
Lereng .................................................. 8
Korelasi Koefisien Konsolidasi Tanah (Cv)
terhadap Liquid Limit .......................... 15
Diagram Tegangan Tanah akibat
Timbunan............................................. 19
Grafik Faktor Pengaruh (I) .................. 20
Preloading ........................................... 21
Pemasangan Vertical Drain ................ 24
PVD pola Susunan Bujur Sangkar ...... 25
PVD pola Susunan Segitiga ................ 25
Diameter Ekivalen (dw) PVD ............. 26
Sketsa Differential Settlement ............. 29
Timbunan diletakkan secara bertahap .. 30
Gaya-gaya pada Diagram Tekanan
Tanah..................................................... 33
Penentuan Lokasi Angker .................... 34
Penulangan Angker .............................. 36
xiii

Gambar 3.1
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 5.1
Gambar 5.2
Gambar 5.3
Gambar 5.4
Gambar 5.5
Gambar 5.6
Gambar 5.7
Gambar 5.8

Gambar 5.9

Gambar 5.10

Gambar 5.11

Diagram Alir Tugas Akhir ................... 37
Layout Lokasi Titik Bor ....................... 42
Grafik Parameter Tanah Menurut
Kedalaman............................................ 43
Denah Line Stratigrafi ......................... 44
Stratigrafi Line 1 dan Line 2 ................ 45
Denah Zonifikasi ................................. 52
Penampang Profil Sheet Pile Beton .... 54
Denah Zonifikasi ................................. 55
Sketsa Lapisan Tanah ......................... 57
Sketsa Gaya horisontal yang Bekerja .....58
Sketsa Gaya horisontal yang Bekerja pada Turap
Berangker BH.2 ......................... .......... 64
Sketsa Panjang Angker ........................ 67
Grafik Hubungan antara H-Initial dan H-Final
pada Alternatif PVD Penuh di BH.3 ..... 75
Grafik Hubungan antara Sc dan H-Final pada
Alternatif PVD Penuh di BH.3 .............. 76
Grafik Hubungan antara Derajat Konsolidasi (Ū)
dan Waktu pada Alternatif PVD Penuh di
BH.3....................................................... 80
Grafik Hubungan antara Derajat Konsolidasi (Ū)
dan Waktu pada Alternatif PVD 2/3 Kedalaman
di BH.3.................................................. 81
Grafik Hubungan antara Derajat Konsolidasi (Ū)
dan Waktu pada Alternatif PVD 1/3 Kedalaman
di BH.3.................................................. 81
Perbandingan Waktu Pemampatan (t) dan Besar
Pemampatan (Sc) PVD 2/3 Kedalaman Zona
3............................................................. 85

xiv

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Tabel 4.1
Tabel 5.1
Tabel 5.2
Tabel 5.3
Tabel 5.4
Tabel 5.5

Tabel 5.6
Tabel 5.7
Tabel 5.8
Tabel 5.9
Tabel 5.10
Tabel 5.11
Tabel 5.12

Nilai t(db) ................................................ 13
Korelasi berdasarkan Konsistensi Tanah (untuk
Tanah Dominan Lanau dan Lempung) .. 14
Korelasi berdasarkan Konsistensi Tanah 14
Korelasi berdasarkan N-SPT ................. 15
Nilai Tolerable Settlement akibat Struktur di
atasnya ................................................... 29
Rumus Penambahan Tegangan Efektif
U 1.
Menurut Das (1985), besar pemampatan konsolidasi pada
lapisan tanah lempung setebal H dapat dihitung dengan
persamaan :
1. Untuk NC-Soil
𝐻

𝑆𝑐 = 𝐶𝑐 . 1+𝑒0 . 𝑙𝑜𝑔
0

′ +∆𝜎
𝜎𝑣𝑜

𝜎𝑣𝑜′

2. Untuk OC-Soil
′
Bila 𝜎𝑣𝑜
+ ∆𝜎 ≤ 𝜎𝑐 , maka :

(2.8)

18

Bila

𝑆𝑐 =

′
𝜎𝑣𝑜

𝐶𝑠.𝐻0
1+𝑒0

. 𝑙𝑜𝑔

′ +∆𝜎
𝜎𝑣𝑜

𝜎𝑣𝑜 ′

+ ∆𝜎 ≥ 𝜎𝑐 , maka :

𝑆𝑐 =

𝐶𝑠.𝐻0
1+𝑒0

𝜎 ′

(2.9)
𝐶𝑐.𝐻

. 𝑙𝑜𝑔 𝜎 𝑐 ′ + 1+𝑒 0 . 𝑙𝑜𝑔
𝑣𝑜

0

′ +∆𝜎
𝜎𝑣𝑜

𝜎𝑐′

(2.10)

dimana :
Sc
= besar pemampatan (m)
Cc
= indeks pemampatan (compression index)
Cs
= indeks pemuaian (swelling index)
e0
= angka pori
σo’
= tegangan overburden efektif
Δσ
= penambahan beban vertikal
σc’
= tegangan pra-konsolidasi
Semua persamaan pemampatan konsolidasi adalah untuk lapisan
tanah yang compressible (N-SPT 60 %
Uv = (100 - a)%,
1.781−𝑇𝑣
dimana nilai 𝑎 =
0.933
Keterangan:
Uv
= derajat konsolidasi vertikal
Tv
= faktor waktu

(2.22)

Pemampatan konsolidasi lapisan tanah dasar yang terjadi
disebabkan keluarnya air pori ke lapisan yang lebih porus, yaitu
ke atas atau ke bawah saja (single drainage) atau ke atas dan ke
bawah (double drainage). Waktu konsolidasi menurut Terzaghi
dalam Das (1985) dirumuskan sebagai berikut :
𝑡=

𝑇(𝐻𝑑𝑟 )2
𝐶𝑣

(2.23)

dimana :
t
= waktu konsolidasi
T
= faktor waktu
Hdr
= panjang aliran air (drainage)
Cv
= koefisien konsolidasi akibat aliran air pori arah vertikal
Untuk tanah yang memiliki banyak lapis dengan ketebalan yang
berbeda-beda, harga Cv gabungan dapat ditentukan dengan
formula berikut :
𝐶𝑣 𝑔𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 =
dimana :
Hi
= tebal lapisan i
Cvi
= nilai Cv pada lapisan i

[𝐻1 +𝐻2 +⋯+𝐻𝑛 ]2
𝐻1
𝐻
𝐻
[
+ 2 +⋯+ 𝑛 ]
√𝐶𝑣1 √𝐶𝑣2
√𝐶𝑣𝑛

(2.24)

23
2.6

Percepatan Waktu Pemampatan
Pemampatan yang direncanakan dapat membutuhkan
waktu yang sangat lama, sehingga dibutuhkan percepatan waktu
pemampatan dalam proses konsolidasi tanah. Salah sateu metode
untuk mempercepat waktu konsolidasi adalah dengan
menggunakan Vertical Drain.
Vertical Drain
Vertical drain berfumgsi untuk mempercepat waktu
pemampatan konsolidasi primer pada lapisan tanah lempung
compressible. Hal ini dikarenakan pemampatan konsolidasi yang
terjadi pada tanah lempung berlangsung sangat lambat. Dengan
adanya vertical drain maka air pori tanah tidak hanya mengalir
keluar kearah vertikal saja, tetapi juga ke arah horizontal. Metode
ini digunakan saat penimbunan bertahap dan untuk mengurangi
waktu yang diperlukan untuk mencapai derajat konsolidasi
rencana.
Vertical drain dapat berupa kolom pasir (sand drain) atau
pre-fabricated vertical drain (PVD). PVD terbuat dari bahan
geosintetik yang diproduksi di pabrik. Bahan ini dapat
mengalirkan air dengan baik, namun masa efektif kerja bahan ini
hanya 6 bulan. PVD lebih umum dipakai di lapangan
dibandingkan dengan kolom pasir karena kolom pasir
pemasangannya jauh lebih rumit dan juga lebih mahal.
2.6.1

Kedalaman Vertical Drain
Kedalaman vertical drain adalah sepanjang lapisan tanah
yang mengalami konsolidasi. Vertical drain dipasang sepanjang
lapisan tanah compressible (N-SPT < 10) atau sedalam lapisan
tanah yang masih mengalami pengaruh akibat distribusi tegangan
dari beban diatasnya. Kedalaman vertical drain ditunjukkan
Gambar 2.5.
2.6.2

24

Gambar 2.5 Pemasangan vertical drain
Waktu Konsolidasi dengan Vertical Drain
Waktu
konsolidasi
yang
dibutuhkan
dengan
menggunakan vertical drain menurut Barron (1948) adalah :
2.6.3

𝑡=(

𝐷2

8.𝐶ℎ

) . 𝐹 (𝑛). ln (

1
)
̅ℎ
1−𝑈

(2.25)

dimana:
t
= waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan
konsolidasi primer
D
= diameter ekivalen dari lingkaran tanah yang merupakan
daerah pengaruh dari PVD
D
= 1.13 x S, untuk pola susunan bujur sangkar (Gambar
2.6)
D
= 1.05 x S, untuk pola susunan segitiga (Gambar 2.7)
Ch
= koefisien konsolidasi tanah horisontal
F(n)
= faktor hambatan disebabkan karena jarak antar PVD
Ūh
= Derajat konsolidasi tanah akibat aliran air arah radial
dimana, 𝑈ℎ = 1 − [

𝑒

1

𝑡×8×𝐶ℎ
[ 2
]
𝐷 ×2×𝐹(𝑛)

] × 100%

(2.26)

25

Gambar 2.6 PVD pola susunan bujur sangkar
(sumber: Hansbo, 1979 dalam Mochtar, 2000)

Gambar 2.7 PVD pola susunan segitiga
(sumber: Hansbo, 1979 dalam Mochtar, 2000)
Teori di atas dikembangkan oleh Hansbo (1979) dengan
memasukkan dimensi fisik dan karakteristik dari PVD. Fungsi
F(n) merupakan fungsi hambatan akibat jarak antar titik pusat
PVD. Harga F(n) didefinisikan dengan:
𝐹 (𝑛) = (

𝑛2

𝑛2−12
𝑛2

) [ln(𝑛) − (
3

3𝑛2 −1
4𝑛2

)]

1

𝐹 (𝑛) = (𝑛2−12 ) [ln(𝑛) − 4 − (4𝑛2 )]

(2.27)
(2.28)

26
dimana:
n
= D/dw
dw
= diameter ekivalen dari vertical drain (Gambar 2.8)

Gambar 2.8 Diameter ekivalen (dw) PVD
(sumber: Hansbo, 1979 dalam Mochtar, 2000)
Pada umumnya n > 20 sehingga dapat dianggap 1/n = 0

𝑛2

) ≈ 1, jadi:
F(n)
= ln(n) – ¾
(2.29)
F(n)
= ln(D/dw) – ¾
(2.30)
Hansbo (1979) menentukan waktu konsolidasi dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut :

dan (

𝑛2 −12

𝑡=(

𝐷2

8.𝐶ℎ

) (𝐹 (𝑛) + 𝐹𝑠 + 𝐹𝑟). 𝑙𝑛 (

1
)
̅ℎ
1−𝑈

(2.31)

dimana:
F(n)
= faktor hambatan disebabkan karena jarak antar PVD
Fs
= faktor hambatan tanah yang terganggu
Fr
= faktor hambatan akibat gangguan pada PVD sendiri
Harga Fr merupakan faktor tahanan akibat adanya gangguan pada
PVD sendiri dan dirumuskan sebagai berikut:
𝑘ℎ
(2.32)
𝐹𝑟 = 𝜋. 𝑧. (𝐿 − 𝑧). (𝑞𝑤)

27
dimana:
z
= kedalaman titik yang ditinjau pada PVD terhadap
permukaan tanah
L
= panjang drain
kh
= koefisien permeabilitas arah horizontal dalam tanah
yang tidak terganggu (undisturbed)
qw
= discharge capacity dari drain (tergantung dari jenis
PVD nya)
Harga Fs merupakan faktor yang disebabkan oleh ada tidaknya
perubahan pada tanah di sekitar PVD akibat pemancangan PVD
tersebut. Faktor ini memasukkan pengaruh “disturbance”
(gangguan) terhadap tanah karena pemancangan tersebut. Fs
dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝑘ℎ
𝑑𝑠
𝐹𝑠 = ( 𝑘𝑠 − 1) . 𝑙𝑛 ( )
(2.33)
𝑑𝑤
dimana:
ks
= koefisien permeabilitas arah horizontal pada tanah
sudah terganggu (disturbed)
ds
= diameter daerah yang terganggu (disturbed) sekeliling
vertical drain
dw
= diameter lingkaran ekivalen untuk PVD
Dalam persamaan di atas, adanya faktor Fs dan Fr
cenderung memperlambat kecepatan konsolidasi. Dari
penyelidikan diketahui bahwa faktor yang paling penting adalah
F(n). Besar faktor (Fs) dapat mendekati atau bahkan lebih besar
daripada F(n), tergantung dari besarnya kerusakan pada tanahnya
akibat pemancangan PVD. Dari data lapangan didapatknan harga
Fs/F(n) dapat berkisar antara 1 sampai 3. Untuk memudahkan
perencanaan maka dapat diasumsikan bahwa F(n) = Fs. Pengaruh
perlawanan aliran (Fr) umumnya kecil dan tidak begitu penting,
maka harga Fr dapat dianggap nol.
Dengan melihat asumsi di atas, persamaan waktu konsolidasi
dapat ditulis sebagai berikut:
𝐷2

1

𝑡 = (8.𝐶ℎ ) . (2. 𝐹(𝑛)). 𝑙𝑛 (1−𝑈̅ℎ )

(2.34)

28
dimana:
̅ℎ
t
= waktu yang diperlukan untuk mencapai �