Metodologi Penelitian

BAB III

METODE PERANCANGAN

Setelah mendapatkan semua data yang diperlukan maka ditentukan metode analisis yang akan digunakan untuk analisis PVD dan PHD pada pembangunan jalan akses Lingkar Selatan-Trisakti. Metode yang digunakan dalam analisis PVD dan PHD ini secara garis besar dapat dilihat pada bagan alir dalam Gambar 3.1. Analisis ini meliputi inventarisasi data, profil permasalahan, tinggi kritis timbunan, penentuan tinggi muka air banjir maksimum, perencanaan timbunan preloading, perhitungan besar serta waktu konsolidasi, perencanaan Konsolidasi dengan PVD dan PHD, gambar desain, perhitungan RAB untuk pemasangan PVD dan PHD,  serta kesimpulan dan saran. Penjelasan mengenai hal-hal tersebut akan dibahas pada subbab selanjutnya. 

Gambar 3.1 Diagram Alir Kegiatan

Berikut pada gambar 3.2 diagram alir analisa hidrologi yang menjelaskan tahapan alur dalam hal menentukan level tinggi muka air banjir maksimum.

Gambar 3.2 Diagram Alir Analisa Hidrologi

3.1 Inventarisasi Data Sekunder

Inventarisasi data/pengumpulan data sekunder adalah mencari dan mendapatkan data yang diperlukan untuk analisis PVD dan PHD pada pembangunan jalan akses Lingkar Selatan-Trisakti. Data-data yang diperlukan merupakan data sekunder dari beberapa sumber. Data-data yang diperlukan adalah:

3.1.1 Data Topografi

Data topografi berupa data penampang melintang jalan yang didapat dari data perencanaan teknis pembangunan jalan oleh konsultan perencana PT. Wira Widyatama. Data topografi geometri jalan digunakan untuk mendeskripsikan lebar dan tinggi timbunan (Hfinal) yang direncanakan serta kemiringan talud timbunan. Tinggi timbunan (Hfinal) direncanakan hingga elevasi di atas level muka air banjir dari BM lokal. Pada analisis ini, digunakan kemiringan talud 1:3 dengan lebar 20 meter.

3.1.2 Data Penyelidikan Tanah

Data Standard Penetration Test (SPT) diambil untuk mengetahui stratifikasi lapisan dan kedalaman lapisan keras serta besarnya daya dukung setiap kedalaman. Dimana dilakukan pengeboran sampai pada kedalaman 40 m dari permukaan tanah, dan dilakukan satu titik (BH-1).

Data Cone Penetration Test (CPT) merupakan pengujian sondir, diambil untuk konsistensi data stratifikasi lapisan dan kedalaman lapisan tanah keras yang telah dilakukan uji Standard Penetration Test (SPT). Dimana dilakukan pada satu titik (S-1) sampai pada kedalaman 40 m. 

Hasil uji laboratorium mekanika tanah PT. Kalimantan Soil Engineering pada titik BH-1 berjumlah enam buah sampel tanah tak terganggu (undistrurb sample). Pengujian sifat fisik tanah lempung lunak di laboratorium dilakukan untuk mendapatkan parameter-parameter sifat fisik tanah dan sifat teknis tanah. Parameter yang dimaksud antara lain kadar air, berat volume, distribusi ukuran partikel (grain size analysis), koefisien konsolidasi vertikal serta horisontal, batas-batas LL, PL, PI dan lain-lain.

3.1.3 Data Quarry Tanah Timbunan

Pengujian sifat fisik tanah lempung lunak di laboratorium Geoteknik dan Transportasi Politeknik Negeri Banjarmasin dilakukan untuk mendapatkan parameter-parameter sifat fisik tanah. Parameter yang dimaksud antara lain kadar air, berat volume, batas-batas LL, PL, PI dan lain-lain. Penulis hanya melampirkan data laboratorium quarry tanah timbunan yang berlokasi pada Cempaka, Banjarbaru. Hasil Uji sifat fisik tanah lunak undisturbed diperlihatkan pada Tabel 2.2.

3.1.4 Data Beban Lalu-Lintas

Dalam perencanaannya, Ruas jalan Pelabuhan Trisakti (Trisakti-Liang Anggang) masuk dalam klasifikasi jalan arteri (jalan nasional) karena jalan tersebut merupakan penghubung jalan  poros pelabuhan. Beban lalu lintas ditunjukkan pada Tabel 2.1. Diambil dari Panduan Geoteknik 4, Panduan Gambut Pusat Litbang Prasarana Transortasi yang dimodifikasi sesuai klasifikasi kelas jalan. Dari tabel tersebut didapatkan kesimpulan beban lalu-lintas yang digunakan sebesar 15 kPa.

3.1.4 Data Beban Perkerasan

Dalam menentukan beban konstruksi jalan diperlukan data topografi berupa data penampang jalan yang didapat dari data perancangan jalan oleh PT. Wira Widyatama. Gambar tipikal potongan melintang jalan dapat dilihat pada Gambar 2.3. Dalam perencanaannya, jalan akses Pelabuhan Trisakti memiliki tebal dan jenis lapisan perkerasan. Detail lapisan perkerasan dapat dilihat pada gambar 2.4.

3.1.5 Data Hidrologi

Data curah hujan merupakan curah hujan bulanan yang diperoleh dari wilayah pengamatan Kecamatan Gambut Kabupaten Banjar. Data tersebut merupakan curah hujan per bulan selama kurun waktu 11 tahun dari 2006 s/d 2016 yang tertera pada Tabel 2.5. Data tersebut dianalisis untuk mengetahui intensitas curah hujan dalam tujuan menentukan level muka air banjir kawasan pembangunan Jalan Lingkar Selatan-Trisakti, Banjarmasin.

3.1.6 Data Spesifikasi Bahan Perancangan

Jenis Prefabricated Vertical Drain (PVD) yang digunakan pada perencanaan ini adalah CeTeau-Drain CT-D822 distributor PT. Teknindo Geosistem Unggul. Serta jenis Prefabricated Horizontal Drain (PHD) yang digunakan pada perencanaan ini adalah CeTeau-Drain CT-SD100-20 distributor PT. Teknindo Geosistem Unggul.

3.2 Profil Permasalahan

Berdasarkan inventarisasi data sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa profil permasalahan yang akan diselesaikan pada tugas akhir ini yaitu mendesain tinggi timbunan tanah baik tinggi awal (Hawal) maupun tinggi akhir (Hakhir) sesuai dengan rencana penggunaan PVD. Memeriksa besarnya penurunan tanah dan lama waktu konsolidasi akibat konsolidasi tanah dasar di bawah tanah timbunan sebelum menggunakan PVD. Mendesain PVD untuk menentukan waktu penurunan tanah dengan berbagai ukuran pada jarak antar PVD. Mempercepat konsolidasi agar sesuai penurunan selanjutnya dengan kriteria maksimal 2 cm per tahun. 

Dengan tambahan, menentukan parameter hidrologi yang berpengaruh terhadap analisis tinggi muka air banjir untuk menentukan tinggi batas aman minimum timbunan jalan yang akan digunakan sebagai konstruksi badan jalan. Serta memperhitungkan Rencana Anggaran Biaya (RAB) dalam pengerjaan pemasangan PVD dan PHD. Profil permasalahan yang akan diselesaikan dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini:

  Gambar 3.3 Profil Permasalahan

3.3 Tinggi Kritis Timbunan

Tinggi timbunan direncanakan dengan mempertimbangkan tinggi maksimum yang mampu didukung lapisan tanah lunak tanpa terjadi keruntuhan atau penurunan yang berlebihan. Tinggi maksimum ini adalah tinggi kritis yang dianggap cukup aman dan mampu didukung tanah dasar agar tidak geser (sliding). Rumus penentuan tinggi kritis timbunan berdasarkan persamaan 2.2. Nilai Nc merupakan faktor kapasitas daya dukung Terzaghi (1943) yang didapatkan dari grafik pada gambar 2.7. Nilai Cu merupakan nilai kohesi dari tanah dasar, Cu dicari dengan menggunakan persamaan 2.1. Sedangkan nilai SF diambil berdasarkan tabel 2.13.

3.4 Analisa Hidrologi Level Muka Air Banjir

Analisis hidrologi dilakukan untuk mengetahui Intensitas hujan, tinggi muka air banjir terhadap elevasi pembangunan timbunan pada badan jalan akses Pelabuhan Trisakti sampai Liang Anggang Banjarmasin. Perhitungan dilakukan menggunakan data klimatologi yang diperoleh dari wilayah pengamatan Kecamatan Gambut Kabupaten Banjar. Data tersebut merupakan data per bulan selama kurun waktu 11 tahun dari 2006 s/d 2016. 

Lingkup pelaksanaan pekerjaan analisa Hidrologi ini adalah sebagai berikut mengamati secara visual kondisi lapangan yang berkaitan dengan karakteristik sungai dan atau DAS setempat yang diperkirakan akan berpengaruh terhadap desain konstruksi, baik pada timbunan badan jalan maupun pada rencana badan jalan baru. Melakukan wawancara dengan warga sekitar, terkait histori banjir yang pernah terjadi. Membuat ringkasan dan dokumentasi hasil peninjauan awal. Melakukan analisis Data Curah hujan yang diperoleh dari stasiun (pengamat) hujan yang lokasinya paling mendekati dengan lokasi kegiatan. Data yang diperoleh minimal 10 tahun terakhir secara berturut-turut, sebagai dasar perhitungan debit.

Analisa data hujan menggunakan metode Distribusi Frekwensi (Xt) Normal, Log Normal, Gumbel, serta metode Log Pearson Type III dipakai untuk mencari hujan rencana dengan kala ulang 50 tahun. Waktu konsentrasi dihubungkan ke dalam kurva diperoleh intensitas hujannya. Nilai intensitas dihitung menggunakan rumus rasional sehingga diperoleh nilai debit rencana pada setiap kala ulangnya. Sehingga dapat ditentukan elevasi tinggi muka air banjir yang ada di lokasi BH-1 (STA 10+800).

3.5 Tinggi Timbunan Preloading

Langkah pertama yaitu menentukan beban lalu-lintas kendaraan dari tabel 2.1 maka diperoleh nilai beban lalu-lintas yang bekerja sebesar 15 kPa. Langkah kedua yaitu menentukan beban perkerasan pada konstruksi jalan sesuai gambar ilustrasi beban lalu-lintas kendaraan dan konstruksi jalan pada gambar 2.4. Kedua beban tersebut dijumlahkan untuk mendapatkan total pembebanan yang akan dikonversi menjadi tinggi tanah timbunan preloading. Perhitungan untuk menentukan tinggi timbunan preloading berdasarkan total pembebanan dibagi dengan berat tanah timbunan. 

3.6 Analisis Besar serta Waktu Konsolidasi

Untuk menganalis penurunan segera (Immediate Settlement) dibutuhkan nilai modulus elastis atau modulus young (E). Penentuan nilai modulus Elastisitas (E) ditentukan berdasarkan pada Gambar 2.10. Ratio Modulus Elastisitas (Duncan and Buchignani dalam Meigh, 1987). Rumus untuk menghitung besar penurunan segera berdasarkan persamaan 2.4. Tegangan tambahan (  untuk beban merata segiempat dapat dihitung dengan persamaan 2.5 dan untuk beban merata segitiga dapat dihitung dengan persamaan 2.6. 

Konsolidasi Primer pada analisa ini, tanah diasumsikan kondisi Normal Consolidated (NC) karena pada daerah tersebut belum pernah mengalami pembebanan sebelumnya. Penyelesaian perhitungan pada penurunan konsolidasi primer dilakukan dengan cara membagi lapisan tanah asli ke dalam metode Sub Layer. Untuk parameter Cc dan eo disesuaikan dengan data laboratorium sesuai lapisan kedalaman tanah yang dianalisis. 

Besar Penurunan akibat konsolidasi primer dinyatakan pada persamaan 2.8. Jadi, total konsolidasi yang terjadi pada timbunan tanah dasar tersebut merupakan penjumlahan penurunan segera dengan penurunan akibat konsolidasi primer. Waktu konsolidasi di lapangan diperhitungkan dengan persamaan 2.14  untuk harga Tv diambil berdasarkan Tabel 2.14 variasi faktor waktu terhadap derajat konsolidasi (Braja M. Das, 1985).

3.7 Perencanaan Percepatan Konsolidasi dengan PVD

Perencanaan Percepatan Konsolidasi dengan PVD untuk pola segitiga beraturan maka diameter ekuivalen dari lingkaran tanah yang dipengaruhi PVD digunakan persamaan 2.15 sedangkan untuk pola segi empat beraturan maka diameter ekuivalen dari lingkaran tanah yang dipengaruhi PVD digunakan persamaan 2.16. Selanjutnya untuk perhitungan faktor hambatan akibat jarak antar PVD digunakan persamaan 2.17 dan untuk perhitungan waktu konsolidasi digunakan persamaan 2.18. Derajat konsolidasi gabungan konsolidasi dengan PVD diperhitungkan menurut persamaan 2.19 dan perhitungan Cv untuk tanah berlapis-lapis digunakan persamaan 2.23.

3.8 Perencanaan Drainase dengan PHD

Dengan menggunakan PHD CETEAU CT-SD100-20, dengan kapasitas pengaliran  = 3.77 x 10-4 m3/detik. Data yang didapatkan dari perhitungan sebelumnya yaitu besar pemampatan tanah dan waktu konsolidasi 90%. Tahapan perencanaan drainase dengan PHD yaitu mengetahui debit yang dikeluarkan dengan cara memperhitungkan volume aliran air dan waktu pengaliran. Estimasi debit air per 1 titik pemasangan PVD pola segitiga dangan spacing 1,5 meter  dengan luas layanan 1 titik PVD. Sehingga didapatkan estimasi debit maksimum aliran air horizontal dan faktor keamanan, kapasitas pengaliran dibagi dengan debit pengaliran.

3.9 Gambar Desain PVD dan PHD

Merupakan gambar hasil perhitungan dimana sebagai acuan serta pedoman untuk masuk ke tahapan konstruksi agar didapatkan pola pemasangan PVD dan PHD yang sesuai dengan perencanaan. Dengan batasan gambar desain pemasangan PVD dan PHD sepanjang 300 meter dari KM. 10+600 sampai dengan KM. 10+900 atau dari STA. 0 +300 sampai dengan STA. 0+600. 

3.10 Perhitungan RAB

Perencanaan estimasi anggaran biaya dalam pekerjaan tanah ini dengan sumber acuan Daftar Kuantitas dan Harga pada paket pekerjaan Pembangunan Jalan Akses Pelabuhan Trisakti. Daftar Kuantitas dan Harga dibuat oleh PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk. – Divisi Operasi 5. Pekerjaan timbunan serta pemasangan  PVD dan PHD sepanjang 300 meter dari KM. 10+600 sampai dengan KM. 10+900 atau dari STA. 0+300 sampai dengan STA. 0+600. Pekerjaan ini masuk dalam Divisi 3 Pekerjaan tanah yang meliputi Daftar harga bahan sudah termasuk harga satuan upah mobilisasi di lapangan. Uraian pekerjaan tanah ini meliputi timbunan biasa dari sumber galian dengan satuan meter kubik, PVD dengan satuan meter, dan PHD dengan satuan titik pemasangan. Sehingga didapatkan Rekapitulasi biaya untuk pekerjaan timbunan tanah serta pemasangan PVD dan PHD.