JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5 1

Alternatif Metode Perbaikan Tanah untuk Penanganan Masalah Stabilitas

Tanah Lunak pada Areal Reklamasi di Terminal Peti Kemas Semarang

Yulieargi Intan Tri, Trihanyndio Rendy Satrya, Noor Endah

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: rendy_star@ce.its.ac.id

AbstrakSelama bertahun-tahun genangan banjir rob (banjir karena luapan air laut) menjadi masalah utama yang mengganggu kegiatan operasional bongkar-muat di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang. Kondisi tanah dasar yang sangat lunak menyebabkan penurunan tanah (settlement) dan mengakibatkan level air laut menjadi lebih tinggi dari daratan pelabuhan. Terminal Peti Kemas Semarang (TPKS) dalam waktu dekat akan diperluas dan akan dilakukan kegiatan reklamasi. Supaya permasalahan settlement pada lahan reklamasi di atas dapat diatasi, maka perlu dilakukan metode perbaikan tanah.

Tugas Akhir ini bertujuan merencanakan tinggi timbunan awal, merencanakan perbaikan tanah untuk mempercepat pemampatan dengan kombinasi sistem preloading dan PVD; serta memilih alternatif perkuatan tanah dengan cerucuk beton, geotekstil, kombinasi cerucuk beton dan geotekstil, dan turap baja.

Tebal tahap penimbunan untuk sistem preloading adalah 50 cm perminggu dan PVD dipancang sedalam 30 m dengan pola pemasangan segitiga berjarak 1.3 m. Pada pemasangan PVD, waktu konsolidasi untuk mencapai derajat konsolidasi (U) 95% adalah 24 minggu.

Perhitungan alternatif perkuatan tanah menggunakan cerucuk beton segiempat berukuran 25 cm x 25 cm menghasilkan kebutuhan cerucuk beton sebanyak 100 buah/ meter dengan panjang satu buah cerucuk adalah 27 m. Perhitungan alternatif perkuatan menggunakan geotekstil menghasilkan kebutuhan geotekstil tipe Woven High-Strength Polyester PET 600/100 sebanyak 25 lapis. Sedangkan pada alternatif perkuatan tanah kombinasi cerucuk beton dengan geotekstil menghasilkan kebutuhan cerucuk beton sebanyak 40 buah/ meter dengan panjang satu buah cerucuk adalah 27 m dan kebutuhan geotekstil sebanyak 16 lapis. Dan perhitungan alternatif perkuatan menggunakan turap baja menghasilkan kebutuhan turap baja sebanyak 5 baris.

Kata KunciSemarang, settlement, TPKS, preloading,

PVD, cerucuk beton, geotekstil, turap baja.

I. PENDAHULUAN ota Semarang bagian utara merupakan wilayah dataran rendah yang seringkali dilanda banjir rob

(banjir luapan air laut). Keadaan di atas juga terjadi di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang. Kondisi tanah dasar yang sangat lunak menyebabkan penurunan tanah (settlement) dan mengakibatkan level air laut menjadi lebih tinggi dari daratan pelabuhan. Terminal Peti Kemas Semarang (TPKS), yang terletak di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang, akan diperluas dan akan dilakukan

kegiatan reklamasi seluas 250 m x 105 m. Supaya permasalahan settlement pada lahan reklamasi di atas dapat diatasi, maka perlu dilakukan metode perbaikan tanah.

Tugas Akhir ini membahas perencanaan tinggi timbunan awal akibat adanya settlement, perencanaan perbaikan tanah untuk mempercepat pemampatan dengan kombinasi sistem preloading dan PVD; serta pemilihan alternatif perkuatan tanah timbunan dengan cerucuk beton, geotekstil, kombinasi cerucuk beton dan geotekstil, dan turap baja.

II. METODOLOGI

Metodologi Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 1.

A

Studi Literatur

MULAI

Perencanaan Geoteknik

Perencanaan Timbunan Preloading

Tinggi timbunan (Hinisial, Hfinal)

Perhitungan Pemampatan

Besar dan waktu Pemampatan

Pengumpulan dan Analisa Data Sekunder: -Layout proyek -Data pengujian tanah lapangan -Data pengujian tanah laboratorium -Data topografi -Data gelombang air laut

K

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5 2

Gambar 1. Metodologi Tugas Akhir

Penjelasan lengkap tentang Metodologi dapat dilihat

pada buku Tugas Akhir penulis [1].

III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data dan Analisis Parameter Tanah Data Tanah

Data tanah yang digunakan adalah data SPT dan data laboratorium hasil penyelidikan tanah yang dilakukan oleh PT. Geoplano Konsultan dan CV. Nindira berjumlah empat titik data boring log. Hasil perhitungan dan pengolahan data pada [1] dapat dilihat pada Tabel 1.

Data Tanah Timbunan Material timbunan direncanakan memiliki spesifikasi

teknis sebagai berikut: - Sifat fisik tanah timbunan:

sat = 1.8 t/m3 C = 0 t = 1.8 t/m3 = 30

- Geometri timbunan Tinggi timbunan reklamasi (Hfinal) direncanakan hingga elevasi +3.60 mLWS dengan luas area reklamasi yaitu 2.625 Ha. Perencanaan geometri timbunan dapat dilihat pada [1].

Data Spesifikasi Bahan 1. PVD (Prefabricated Vertical Drain)

Jenis PVD yang digunakan pada perencanaan ini adalah CeTeau Drain CT-D812 produksi PT. Teknindo Geosistem Unggul dengan spesifikasi: - Weight = 80 g/m - Thickness (a) = 100 mm - Width (b) = 5 mm

2. Cerucuk Jenis cerucuk yang digunakan pada perencanaan ini adalah cerucuk beton/ micropile produksi PT. Frankipile Indonesia dengan spesifikasi: - Tipe = Tiang Pancang Beton Segiempat 25.25 - Mutu beton = K-450 - Tulangan Utama = 4D16 mm - Tulangan spiral = 5 mm - Panjang sisi = 25 cm

3. Geotekstil Jenis geotekstil yang digunakan pada perencanaan ini adalah Woven High-Strength Polyester PET 600/100 produksi Tencate Mirafi dengan Tensile Strength 600 kN/m.

4. Turap/ Sheet Pile Jenis turap yang digunakan pada perencanaan ini adalah turap baja/ steel sheet pile tipe PZ-40 produksi Piling Products, Inc. dengan spesifikasi sebagai berikut: - Height = 40.9 cm - Section Modulus = 3263 cm3 - Moment of Inertia = 67000 cm4 Spesifikasi selengkapnya dapat dilihat pada [1].

Tabel 1. Data Hasil Perhitungan Analisis Parameter Tanah

Kedalaman (m)

Jenis Tanah

Parameter Tanah Wc (%) Gs

d (t/m3)

sat (t/m3)

t (t/m3) e

LL (%)

PL (%)

PI (%)

Cu (kPa)

C' (kPa) Cc

Cv (cm2/detik)

0-5 Clayey silt,

very soft

72.5 2.58 0.82 1.50 1.41 2.15 76.5 34.5 42 6 4.00 1.03 0.00136 5-10 67 2.57 0.88 1.54 1.47 1.92 76.5 35.0 41.5 6 4.00 1.03 0.00136

10-15 67 2.55 0.88 1.53 1.47 1.90 75 34.5 40.5 6 4.00 0.9 0.00142 15-20 65 2.62 0.88 1.54 1.45 1.98 73 33.5 39.5 6 4.00 0.9 0.00125

20-22.5 Clayey silt, soft

62 2.56 0.9 1.55 1.46 1.84 74 29.0 45 25 16.67 0.9 0.00110 22.5-25 50 2.61 1.12 1.69 1.68 1.33 75.85 34.2 41.66 25 16.67 0.9 0.00105 25-27.5 Clayey silt,

medium stiff 42.5 2.56 1.23 1.75 1.75 1.08 78.3 35.8 42.5 35 23.33 0.9 0.00082

27.5-30 40 2.6 1.25 1.77 1.75 1.08 71 32.0 39 35 23.33 0.9 0.00070

B. Perencanaan Geoteknik Perhitungan Besar Pemampatan

Besarnya pemampatan pada lapisan tanah yang compressible (30 m) dihitung menggunakan beberapa nilai variabel q yang telah ditentukan. Selain

memperoleh beban timbunan (q), lahan reklamasi Container Yard pada perencanaan ini akan menerima beban traffic, pavement, serta beban container. Sesuai data proyek oleh konsultan perencana CV. Nindira, beban pavement adalah sebesar 0.3 t/m2 dengan tebal

Perhitungan Stabilitas (safety factor)

Analisis Alternatif Perbaikan Tanah

Kesimpulan

SELESAI

Cerucuk Beton dan Geotekstil

Turap Baja

Geotekstil

Cerucuk Beton

Perhitungan Perkuatan Tanah

Preloading & PVD

Preloading

Tidak Ya

Cek Angka Keamanan

Apakah waktu cukup untuk

mencapai penurunan?

A

Tidak

Ya

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5 3 pavement 60 cm dan beban container adalah sebesar 5.3 t/m2. Variasi beban timbunan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

q = 3 t/m2 q = 11 t/m2 q = 5 t/m2 q = 13 t/m2 q = 7 t/m2 q = 15 t/m2 q = 9 t/m2 q = 17 t/m2

Perhitungan pemampatan konsolidasi (Sc) pada perencanaan ini dihitung berdasarkan pemampatan konsolidasi primer pada kondisi normally consolidated, merujuk pada [2]. Hasil perhitungan pemampatan tanah lebih lanjut dapat dilihat pada [1] dan Tabel 2.

Setelah dilakukan perhitungan pemampatan, perhitungan tinggi timbunan awal dapat menggunakan persamaan berikut: Dengan Hinisial adalah tinggi timbunan awal, q adalah beban rencana, Scq adalah besar pemampatan akibat q, Hw adalah tinggi muka air laut, w adalah berat volume air, timb adalah berat volume timbunan.

Dan tinggi timbunan akhir menggunkan rumus: Hfinal = Hinisial - Scq

Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat di Tabel 3 dan [1].

Tabel 2. Hasil Perhitungan Settlement dan Hinisial Akibat Variasi

Beban Timbunan

Gambar 2. Grafik Hubungan Settlement Vs q Akibat

Beban Timbunan

Gambar 3. Grafik Hubungan Hinisial Vs Hfinal Akibat

Beban Traffic, Pavement, dan Container Dengan menggunakan persamaan yang dihasilkan pada Gambar 3 maka tinggi timbunan awal dan settlement dapat dihtung. Perhitungan Hinisial untuk Hfinal = 7.1 m Y = 1.528x + 2.154 = 1.528 (7.1) + 2.154 = 13 m Jadi untuk memperoleh Hfinal = 7.1 m diperlukan tinggi timbunan awal (Hinisial) 13 m.

Tabel 3. Hasil Perhitungan Hinisial dan Hfinal Akibat Beban Traffic, Pavement, dan Container

Perhitungan Waktu Pemampatan Setelah didapatkan besarnya pemampatan yang terjadi, selanjutnya dilakukan perhitungan waktu konsolidasi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pemampatan tersebut dengan persamaan:

vdrv

CHTt

2)(=

Dengan t adalah waktu konsolidasi, Tv adalah faktor waktu, Hdr adalah panjang aliran air/ drainage, dan Cv adalah koefisien konsolidasi vertikal. Dari hasil perhitungan pada [1], diperoleh waktu konsolidasi untuk derajat konsolidasi (U) 95% yaitu 276.68 tahun. Maka dalam perencanaan ini perlu dilakukan perbaikan tanah untuk mempercepat proses konsolidasi tersebut dengan memasang Prefabricated Vertical Drain (PVD).

No. q (t/m2) Sc (m) Hinisial (m)

1 3 2.26 4.872 5 3.15 6.473 7 3.88 7.994 9 4.49 9.445 11 5.02 10.846 13 5.49 12.227 15 5.91 13.568 17 6.30 14.89

y = 0.282x + 1.737R = 0.979

01234567

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Sc (

m)

q (t/m2)

Settlement vs q

y = 1.528x + 2.154R = 0.999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9H

inis

ial

(m)

H final (m)

Hinisial vs Hfinal

q (t/m2) H (m) Sc (m) Hinisial (m) Hbongkar (m) Sc (m) H (m) Sc (m) H (m) Sc (m)A B C D E F G H I J

1 3 1.67 2.26 4.87 0.83 1.3794 0.6 0.3759 2.944 3.24412 5 2.78 3.15 6.47 0.31 0.6302 0.6 0.3756 2.944 3.24133 7 3.89 3.88 7.99 0.17 0.3781 0.6 0.3753 2.944 3.23854 9 5.00 4.49 9.44 0.14 0.3226 0.6 0.3750 2.944 3.23525 11 6.11 5.02 10.84 0.14 0.3226 0.6 0.3747 2.944 3.23186 13 7.22 5.49 12.22 0.14 0.3226 0.6 0.3744 2.944 3.22997 15 8.33 5.91 13.56 0.14 0.3226 0.6 0.3741 2.944 3.22798 17 9.44 6.30 14.89 0.14 0.3226 0.6 0.3737 2.944 3.2256

ContainerHfinal (m)

K = D-C-E+G-H+I-J1.6992.9423.8744.7455.624

NoPavementBeban Timbunan Traffic

6.5287.4528.395

timb

wwcqinisial

HSqH

++=

)(

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5 4 Perencanaan PVD untuk Mempercepat Pemampatan PVD dipasang sepanjang lapisan tanah yang terkonsolidasi yakni sepanjang 30 m. Pola pemasangan PVD yang akan digunakan adalah pola segitiga dengan variasi jarak sebesar 0.5 m, 0.8 m , 1.0 m, 1.3 m, 1.5 m, 2 m, dan 2.5 m. Hal ini dilakukan agar mendapatkan hasil yang efisien untuk mencapai derajat konsolidasi yang diinginkan. Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada [1]. Dari perhitungan tersebut dihasilkan grafik hubungan antara Urata-rata dan waktu untuk mencapai derajat konsolidasi () (Gambar 4.). Dari hasil grafik tersebut dipilih pemasangan PVD pola segitiga dengan jarak 1.3 m dengan waktu yang diperlukan untuk mencapai derajat konsolidasi 95% adalah 24 minggu.

Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Derajat Konsolidasi

(U) dan Waktu Penimbunan Bertahap (Preloading)

Pelaksanaan penimbunan dilakukan secara bertahap dengan asumsi kecepatan penimbunan 50 cm/ minggu. Jumlah tahapan penimbunan adalah sebagai berikut:

Hinisial = 13 meter Jumlah tahapan = 13/0.50 = 26 tahap

Selanjutnya adalah mencari tinggi timbunan kritis (Hcr) yang mampu dipikul oleh tanah dasar agar timbunan tidak mengalami kelongsoran. Dari program bantu analisa kelongsoran, diperoleh tinggi timbunan kritis sebesar 2.4 m dengan SF = 1.255, lebih besar dari SF rencana = 1.25. Tinggi timbunan kritis ini dicapai pada tahapan ke-5 dengan umur timbunan 5 minggu. Perhitungan Peningkatan Cu Perhitungan peningkatan Cu perlu dilakukan untuk menentukan apakah tanah dasar cukup mampu memikul beban timbunan tahapan selanjutnya sebesar 0.5 m dengan nilai Cu yang baru didapat dari penimbunan sebelumnya. Dari perhitungan tersebut dapat diketahui apakah pekerjaan timbunan dapat dilaksanakan secara terus menerus atau perlu penundaan waktu penimbunan. Berdasarkan perhitungan pada [1], ketika tahapan penimbunan dengan timbunan lebih dari 3.4 m, nilai SF yang dihasilkan < 1.25. Pada tinggi ini, timbunan masih berada pada elevasi muka air laut, sehingga perlu adanya perkuatan tanah untuk mengatasi kelongsoran yang terjadi akibat penimbunan selanjutnya.

Alternatif Perbaikan Tanah dengan Cerucuk Penggunaan cerucuk dimaksudkan untuk meningkatkan tahanan geser tanah. Apabila tahanan tanah terhadap geser meningkat, maka daya dukung dari tanah tersebut juga akan meningkat. Berdasarkan perhitungan pada [1] diketahui bahwa jumlah cerucuk yang dibutuhkan adalah 100 buah/ meter dengan panjang tiap tiang adalah 27 m.

Gambar 5. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Cerucuk

Alternatif Perbaikan Tanah dengan Geotekstil Geotekstil digunakan sebagai perkuatan tanah untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar di bawah timbunan. Dalam perencanaan ini geotekstil nantinya akan dipasang pada tepi timbunan. Berdasarkan perhitungan pada [1] diketahui bahwa jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 25 lapis dengan jarak antar layer geotekstil 0.25 m.

Gambar 6. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Geotekstil

Alternatif Perbaikan Tanah dengan Kombinasi Cerucuk dan Geotekstil Dalam hal ini MR hasil analisis dari program bantu kelongsoran dipikul bersama-sama oleh keduanya dengan perbandingan tertentu. Pada alternatif perkuatan kombinasi Tugas Akhir ini, cerucuk direncanakan memikul 1/3 MR, sedangkan geotekstil menerima MR sisanya. Berdasarkan perhitungan pada [1] diketahui bahwa jumlah cerucuk yang dibutuhkan adalah 40 buah/ meter dengan panjang tiap tiang adalah 27 m dan jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 16 lapis dengan jarak antar layer geotekstil 0.25 m.

05

101520253035404550556065707580859095

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

De

raja

t Ko

nso

lid

asi (

U%

)

Waktu (minggu)

Lapis 8

Lapis 7

Lapis 6

Lapis 5

Lapis 4

Lapis 3

Lapis 2

Lapis 1

Timbunan?sat = ?t = 1.8 t/m3F = 30?

Seabed

Cerucuk

Bidang Longsor

R 78.78 m

1 : 3

13.00

30.00

9.50

3.50

5.00

5.00

5.00

5.00

2.502.502.502.50

1 : 5

53.80

27.00

0.725

Lapis 8

Lapis 7

Lapis 6

Lapis 5

Lapis 4

Lapis 3

Lapis 2

Lapis 1

Timbunan?sat = ?t = 1.8 t/m3F = 30?

Seabed

Bidang Longsor1 : 3

1 : 5

30.00

3.50

5.00

5.00

5.00

5.00

2.502.502.502.50

Lapisan Tanah Dasar

13.009.50

R 78.78 m

Geotekstil

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5 5

Gambar 7. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Kombinasi

Cerucuk dengan Geotekstil

Alternatif Perbaikan Tanah dengan Turap Baja Selain menggunakan alternatif cerucuk beton/ micropile, dalam Tugas Akhir ini juga dihitung perkuatan tanah menggunakan turap baja/ steel sheet pile. Konsep perhitungannya sama dengan perhitungan cerucuk, hanya saja kebutuhan turap dihitung per meter. Dan dari perhitungan diperoleh kebutuhan turap adalah sebanyak 5 baris.

Gambar 8. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Turap Baja

IV. KESIMPULAN

Dalam perencanaan Tugas Akhir ini didapatkan beberapa kesimpulan yaitu: 1. Elevasi akhir timbunan yang direncanakan adalah

7.1 m dari seabed yaitu 3.50 m dibawah muka air laut (-3.50 mLWS) dan 3.60 m diatas muka air laut (+3.60 mLWS).

2. Tinggi timbunan awal yang dibutuhkan adalah sebesar 13 m.

3. Dibutuhkan waktu 276.68 tahun untuk mencapai derajat konsolidasi 95 % (U = 95 %). Dengan waktu yang sangat lama tersebut maka dibutuhkan percepatan konsolidasi dengan memasang Prefabricated Vertical Drain (PVD).

4. PVD yang digunakan yaitu tipe CeTeau-Drain CT-D812 dengan ukuran 100 mm x 5 mm. Dipilih pemasangan dengan pola segitiga dan jarak pemasangan (S) 1.3 m untuk mencapai derajat

konsolidasi 95 % (U = 95 %) dalam waktu 24 minggu.

5. Penimbunan dilakukan bertahap dengan kecepatan penimbunan 50 cm/ minggu. Tahapan penimbunan menghasilkan peningkatan daya dukung (kenaikan nilai kohesi undrained/ Cu) tanah asli. Tinggi kritis timbunan (Hcr) adalah 2.4 m dengan faktor keamanan/ Safety Factor (SF) rencana sebesar 1.25. Dan ketika tahapan penimbunan dengan timbunan lebih dari 3.4 m, nilai SF yang dihasilkan < 1.25. Pada elevasi ini, timbunan masih berada pada elevasi muka air laut, sehingga perlu adanya perkuatan tanah untuk mengatasi kelongsoran yang terjadi akibat pentahapan penimbunan selanjutnya.

6. Perhitungan perkuatan dengan cerucuk beton/ micropile segiempat ukuran 25 cm x 25 cm menghasilkan kebutuhan cerucuk sebanyak 100 buah/ meter, dengan panjang satu buah cerucuk 27 m.

7. Perhitungan perkuatan dengan geotekstil jarak layer pemasangan 0.25 m menghasilkan kebutuhan geotekstil sebanyak 25 lapis.

8. Perhitungan perkuatan dengan kombinasi cerucuk dengan geotekstil menghasilkan kebutuhan cerucuk beton/ micropile sebanyak 40 buah/ meter dengan panjang satu buah cerucuk adalah 27 m; sedangkan kebutuhan geotekstil adalah sebanyak 16 lapis.

9. Perhitungan perkuatan dengan turap baja/ steel sheet pile menghasilkan kebutuhan turap sebanyak 5 baris, dengan panjang satu buah turap 27 m.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Y. I. Tri, Alternatif Metode Perbaikan Tanah untuk Penanganan Masalah Stabilitas Tanah Lunak pada Areal Reklamasi di Terminal Peti Kemas Semarang. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2013. (Belum dipublikasikan)

[2] I. B. Mochtar, Teknologi Perbaikan Tanah dan Alternatif Perencanaan pada Tanah Bermasalah (Problematic Soils). Surabaya: Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS, 2000.

Lapis 8

Lapis 7

Lapis 6

Lapis 5

Lapis 4

Lapis 3

Lapis 2

Lapis 1

Timbunan?sat = ?t = 1.8 t/m3F = 30?

Seabed

Cerucuk

Bidang Longsor1 : 3

30.00

3.50

5.00

5.00

5.00

5.00

2.502.502.502.50

1 : 5

Geotekstil

13.009.50

R 78.78 m

53.80

27.00

1.35

Lapis 8

Lapis 7

Lapis 6

Lapis 5

Lapis 4

Lapis 3

Lapis 2

Lapis 1

Timbunan?sat = ?t = 1.8 t/m3F = 30?

Seabed

Turap Baja

Bidang Longsor

R 78.78 m

1 : 313.00

30.00

9.50

3.50

5.00

5.00

5.00

5.00

2.502.502.502.50

1 : 5

53.80

27.00

2.00