Struktur Penahan Tanah Pada Galian Basemen Dalam

Pada setiap galian basemen dalam dapat dipastikan dibutuhkan struktur penahan tanah untuk menstabilkan galian. Galian terbuka hampir bisa dipastikan tidak bisa dilakukan karena terbatasnya lahan proyek, untuk mengakomodasi kemiringan dinding galian. Permasalahan lainnya adalah turunya muka air tanah disekeliling area galian secara signifikan karena tidak ada dinding yang memotong/memperpanjang aliran air tanah masuk kedalam area galian. Kejadian ini  dapat memicu terjadinya settlement/differential settlement yang selanjutnya menyebabkan timbulnya retak-retak pada tembok bangunan-bangunan low rise diseliling area galian. Bangunan-bangunan low rise seperti ruko-ruko dan rumah 2 – 3 lantai paling rentan terhadap penurunan muka air tanah.

Tipe Struktur Penahan Tanah

Untuk galian basmen dalam ( 3 lapis basmen atau lebih), persyaratan yang harus dipenuhi oleh struktur penahan tanah adalah:  Kaku (EI tinggi),  dan Relatif kedap air. Pilihan yang ada dari yang kurang kedap sampai yang paling kedap air adalah Contiguous Bored pile Wall (kadang2 disebut soft secant pile), Secant Pile Wall, dan Diaphragm Wall. Kemampuan alat menjaga vertikalitas membatasi kekedapan dinding terhadap air. Misalnya alat bor secant pile lebih mampu menjaga vertikalitas dibandingkan dengan alat bor untuk contiguous bored pile, karena keseluruhan casing ikut masuk, dan guide beam dapat berfungsi menjaga vertikalitas. Karena menggunakan bucket dan kelly bar yg kecil, tidak ada yg dapat menjaga vertikalitas alat bor pada contiguous bored pile. Kemampuan menjaga vertikalitas sampai 1H:250V dimiliki oleh alat grabber DWall.

Dulu sebelum krismon, dapat dipastikan harga Diaphragm Wall lebih mahal dari kedua alternatif lainnya, tetapi sekarang, Contiguous Bored Pile Wall atau Secant Pile Wall ditambah lapisan dinding beton dimukanya setebal 15 cm atau lebih, harganya sebanding dengan harga Diaphragm Wall.

Persyaratan yang harus dipenuhi dalam desain struktur penahan tanah adalah; stabilitas struktur penahan tanah itu sendiri dan stabilitas dasar galian dari bahaya piping / blow in / heave. Persyaratan2 tersebut menentukan besarnya kekakuan (EI) struktur penahan tanah, jumlah dan lokasi sistim penunjang, dan besarnya penetration depth struktur penahan tanah dibawah dasar galian.

Sistim Penunjang

Pilihan yang tersedia adalah ground anchor, steel strut, temporary berm, dan lantai basemen terpilih (selected basement slabs). Tiga pilihan pertama adalah untuk bottom-up construction method sedangkan yang terakhir adalah untuk top-down construction method. Jika kondisi memungkinkan (ada izin tetangga bila masuk dibawah tanah tetangga, ada izin PU bila masuk dibawah jalan protokol), ground anchor selalu menjadi pilihan pertama karena pertimbangan harga dan keleluasaan kerja. Sekalipun penggunaan lantai basemen terpilih sebagai sistim penunjang secara teoritis tidak membuang bahan, karena lantai basemen terpilih tersebut nantinya akan menjadi lantai basemen permanen, tetapi sistim ini menjadi pilihan terakhir karena alasan biaya konstruksi yang tinggi. Keterbatasan suplai udara segar dan sinar matahari menyebabkan keterbatasan kemampuan pekerja kasar untuk bekerja sehingga menyebabkan jumlah shift bertambah, dan pada akhirnya menyebabkan biaya konstruksi melambung.  Kemungkinan lainnya adalah ketidak akuratan penempatan king post pada lokasi kolom, menyebabkan adanya pekerjaan ekstra. Selain itu beton untuk fondasi king post kadang kala telah set sebelum king post dimasukkan kedalam beton. Jika dipilih cara konstruksi dimana steel king post diikatkan pada pembesian bored pile pendukung king post, sebelum pengecoran beton, maka oengecoran beton dengan pipa tremie mengalami kesulitan karena terganggu oleh adanya steel king post.

Steel struts dapat berupa rakers atau wall to wall struts.  Di Singapore wall to wall strut lazim dipakai, karena ketatnya persyaratan defleksi,  tetapi di Indonesia tidak, karena tidak ada persyaratan defleksi dan karena menyebabkan  kesulitan penggalian tanah. Rakers lebih disukai dari pada wall to wall strut.

Temporary berm biasa diaplikaskan pada “island construction method”, dimana pembangunan basemen dimulai pada bagian tengah, menyisakan berm disekeliling galian sebagai penahan struktur penahan tanah sampai konstruksi basemen ditengah selesai. Desain temporary berm sedemikian sehingga top levelnya sedikit dibawah rencana level strut baris-1. Kemudian pasangan strut baris – 1 yang bertumpu pada struktur basemen ditengah. Langkah berikutnya adalah  menggali temporary berm sampai sedikit dibawah level strut baris-2,  lalu pasang strut baris-2. Demikian seterusnya sampai seluruh strut terpasang. Terakhir gali habis sisa temporary berm dan cor ground slab. Kadang-kadang penggalian sisa temporary berm dan pengecoran ground slab ini tidak bisa dilakukan sekaligus, tapi harus dilakukan secara intermitten, karena untuk mengurangi bending moment pada dinding penahan tanah. Setelah ground slab berhasil dibangun, pembangunan basemen ditepi disekeliling galian bisa diselesaikan

Tipikal spacing ground anchor:  horizontal 2 m dan vertikal 3 ~ 4 m. Di Indonesia ada kecenderungan untuk memakai vertical spacing lebih besar, tanpa menyadari bahwa semakin besar vertical spacing, semakin besar defleksi struktur penahan tanah saat tanah digali sampai level ground anchor bawah dan ground anchor bawah belum di stressing dan di locked, berarti gaya prestress belum bekerja. Ground anchor spacing ditentukan sedemikian sehingga gaya anchor sekitar 60 – 80 ton. Ground anchor dengan kapasitas Safety Factor x (60 – 80 ton) relatif mudah dibuat. Tersedia paling tidak 3 buah standard/code untuk pekerjaan ground anchor yaitu Swiss Standard, British Standard, dan PCA, tetapi yang paling detail mengatur mengenai desain, pelaksanaan, dan material ground anchor hanyalah British Standard, yaitu BS 8081 Code of Practie for Ground Anchorage. British Standard membedakan SF tendon, SF grout/tendon interface, SF ground/groutinterface, dan SF proof load test. SF tersebut diatas dibedakan atas 3 kategori yaitu untuk temporary ground anchor dengan umur layan <= 6 bulan, temporary ground anchor dengan umur layan <= 2 tahun, dan permanent ground anchor.

BS nensyaratkan 3 macam test ground anchor yaitu: Prooving Test, Suitability Test, danAcceptance Test. Proving Test dilakukan pada vertical preliminary anchor sampai mencapai ultimate capacity anchor, dimaksudkan untuk mendapatkan tahanan friksi tanah pada kedalaman dimana bond length direncanakan akan terbenam. Kedua test lainnya dilakukan pada production anchor. Setiap production anchor harus menjalanisalah satu dari kedua test tersebut. Kedua test tersebut pada prinsipnya sama, hanyajumlah siklus loading-unloading pada Suitability Test adalah 3, sedangkan pada Acceptance Test adalah 2.  Suitability Test dilakukan pada 3 anchor yg pertama dibuat dan pada 1 buah anchor dari masing-masing tipe anchor. Test pada production anchor dilakukan sampai 125% gaya anchor untuk temporary ground anchor dan 150% gaya anchor untuk permanent ground anchor. Ground anchor lolos test bila perpanjangan strand berada pada daerah elastik ditambah atau dikurangi suatu nilai offset tertentu. Selain itu loss of prestress selama 15 menit ditahan harus < 2%.

Jarak anatar strut berkisar antara satu lapis basemen sampai dua lapis basemen, atau antara 3 ~ 6 m. Agar tidak mengganggu pengecoran slab basemen, maka strut biasanya tidak dipasang pada level lantai basemen. Karena strut meupakan batang tekan, perlu diperhatikan bahaya tekuk. Perlu diperhatikan juga bahwa strut ini kadang-kadang berubah levelnya dari rencana, naik / turun 25-50 cm,  menyesuaikan dengan kondisi lapangan, sehingga cukup dihitung sebagai batang pendel yg menahan tekanan tanah pada level strut tsb, sehingga analisa struktur 3 dimensi merupakan sesuatu yang berlebihan dan tidak tepat.

Temporary berm hanya bisa diaplikasikan pada tanah yg relatif keras sehingga berm tanah itu sendiri stabil dan sanggup memberikan tahanan pasif pada struktur penahan tanah.  Lebar permukaan atas berm sedemikian sehingga sekurang-kurangnya memotong passive rupture line, sedangkan lebar dasarnya dibuat sedemikian sehingga lereng berm stabil.  Island construction method dimana temporary berm ini biasa diaplikasikan, hanya cocok untuk galian yang lebar dan idealnya berbentuk mendekati segi empat, tidak seperti parit.

Penggunaan selected basement slabs sebagai supporting system selama penggalian mensyaratkan ruang bebas vertikal setinggi 2 lapis basemen atau sekitar 6m untuk pekerjaan penggalian. Selain itu bukaan harus diberikan sebesar-besarnya untuk masuknya cahaya matahari dan oksigen yg dibutuhkan oleh pekerja. Pemilihan lantai basemen yg dicor dilakukan sedemikian sehingga struktur penahan tanah diatas dasar galian kira-kira dibagi sama panjang, dengan demikian momen lentur yang timbul juga merata. Kadang-kadang diperlukan temporary berm didasar galian untuk meratakan panjang dinding yang tidak ditunjang, seperti gambar dibawah.

Penunjang teratas harus terletak tidak terlalu jauh dari permukaan tanah, dan juga tidak jauh dari top of retaining structure, karena itu biasanya dipilih slab B-1.  Kalau digunakan 2m open cut, maka kira-kira slab B-1 berada 1m dibawak top of retaining structure. Mengingat lantai-lantai basemen terpilih ini akan dilalui kendaraan pengangkut tanah, paling tidak lantai tersebut didesain untuk beban hidup 2.5 ton.  Pada saat penggalian basemen, pile cap belum dikerjakan, sehingga masing2 bored pile pendukung king post bekerja sebagai tiang tunggal. Diameter minimum dari bored pile pendukung king post adalah 1.2 m.

Perlu diketahui bahwa untuk suatu proyek bisa digunakan beberapa kombinasi sistim penunjang seperti gambar dibawah. Bahkan untuk satu section struktur penahan tanah  dapat digunakan lebih dari satu jenis sistim penunjang, misalnya ground anchor dibagian atas dan steel strut untuk bagian bawah karena tanah dibawah tidak cocok untuk memakai ground anchor.

Sebagai catatan terakhir perlu diketahui bahwa analisa DWall mengikuti sedekat mungkin tahapan pelaksanaan dilapangan. Dari diagarm momen dan shear, dibuatlah envelope diagram yang selanjutnya dipakai untuk menghitung tulangan. Gambar-gambar berikut menyajikan tahapan analisa DWall dengan support 2 baris ground anchor beserta moment diagram untuk masing-masing stage.

 

–oo00oo–

About irawan firmansyah

Civil Engineer majoring in Geotechnical Engineering
This entry was posted in Anything About Geotechics and tagged , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

13 Responses to Struktur Penahan Tanah Pada Galian Basemen Dalam

  1. Hadi says:

    Pak Irawan,
    Saya ada pertanyaan, apakah proving test dapat dilakukan pada posisi vertical. Mengingat kami ingin melakukan hal tersebut terlebih dahulu, karena untuk posisi aktual harus dilakukan pengalian terlebih dahulu yang cukup dalam

    • Pak Hadi,
      Secara umum proving test bisa dilakukan vertical sedemikian sehingga bond length pada test anchor jatuh pada range kedalaman yg sama dengan production anchor yg diwakili, dan friksi yg diperoleh dari proving test bisa dipakai utk menentukan panjang actual bond length pada production anchor.

      Pengecualian jika diatasnya ada lapisan tanah yg sangat lunak. Pengeboran vertical tdk memberikan kondisi yg sama dengan pengeboran miring. Misalnya adanya lapisan tnh sangat lunak yg terbawa masuk kedalam lapisan tanah keras sehingga menyerupai pelumas pada bagian atas bond length, tdk akan terlihat kalau melakukan vertical proving test.

      Proving test miring bisa dilakukan dari muka tanah, dengan menyesuaikan panjang free length. Pengganti dinding vertical bisa digunakan lantai horizontal yg kaku (kira2 sama kaku dengan rencana dinding), dan diberi semacam waler utk mengatur kemiringan.

      Salam,
      IF

  2. Sando says:

    Siang pak, saya baru belajar mengenai program frew untuk menghitung dinding penahan tanah. Saya dapat info kalo bapak sudah familiar dengan program tersebut. Oleh karena itu mohon pencerahannya tentang analisis kondisi drained dan undrained menggunakan frew.
    Setelah saya baca di tutorialnya,
    1. apakah benar untuk kondisi drained maupun undrained pada stage 0 semua parameter menggunakan kondisi drained? Jika benar mengapa demikian?
    2. jika menganalisis kondisi Undrained, apakah benar pada stage 0 parameater yang dipakai adalah drained kemudian pada stage 1 parameter kita rubah ke kondisi undrained, kemudian baru pada stage terakhir yaitu long term effect parameter dikembalikan lagi ke kondisi drained? Sebaliknya pada kondisi Drained semua parameter menggunakan kondisi drained dari stage awal sampai akhir?

    Mohon pencerahannya, terima kasih

    • Dear Sando,
      Jawaban saya sbb:
      1. Pada stage 0 dimasukkan parameter drained dengan maksud untuk menghitung tegangan2 awal (initial stresses), sebelum ada sesuatu kegiatan. Jadi sebelum dilakukan apa2, tanah sudah dalam kondisi stabil utk jangka waktu yg lama. Tegangan awal inilah yg ingin dihitung dengan parameter drained. Tegangan ini hanya disimpan dan belum digunakan utk menghitung deformasi, karena tanah masih dalam keadaan setimbang.
      2. Pada stage 1 (pasang Ddg Penahan Tanah) dan beberapa stage berikutnya, digunakan parameter undrained, karena pada beberapa saat diawal konstruksi, tanah masih dalam kondisi undrained.
      Setelah beberapa saat barulah tanah mencapai kondisi drained, dan parameter dirubah menjadi drained, dengan beberapa penyesuaian, misalnya pore water pressure adjustment.
      3. Perlu diketahui bahwa kondisi drained itu lebih kritis. Kalau anda mengambil sertifikasi ahli geoteknik akan dijelaskan bahwa untuk kasus galian, maka kondisi drained lebih kritis. Jadi hasil lebih konservatif akan di peroleh jika dari stage-stage awal sampai akhir menggunakan kondisi drained. Agak sulit menentukan sampai stage keberapa kondisi tanah masih dalam kondisi undrianed.

      Salam,

  3. Sando says:

    Terima kasih pak Irawan atas penjelasannya mengenai kondisi dalam tahap galian.
    tapi saya masih bingung dalam penggunaan parameter pada program Frew. Apakah benar seperti ini

    1. Kondisi Drained
    Pada Stage 0 paremeter yang dipakai adalah drained, stage 1 (pasang DPT) kondisi Undrained baru pada stage selanjutnya kondisi drained sampai akhir?

    2. Kondisi Undrained
    Pada stage stage 0 parameter drained, stage 1 kondisi undrained kemudian stage berikut kondisi undrained, tahap akhir adalah drained yang mana perlu beberapa penyesuaian parameter.

    Saya bingung karena di tutorialnya pada stage 1 saat instal wall keterangannya change to undrained materials (if required). Apakah pada stage 1 “si program” memang meminta kondisi undrained wlaupun kita menganalisis kondisi drained? Karena agak rancu mengenai maksud maksud “if required”. Mohon pencerahanya Pak, TQ

    O ya pak, pada coment saya sebelumnya saya sudah berikan centang pada notify via email tapi ko update dari blog ini tidak bisa masuk email saya y? coba ini saya centang lagi

    • Dear Sando,

      Kalau analisa drained, benar seperti point 1. Bisa juga analisa undrained nya tdk hanya pada waktu pasang DPT, tetapi sampai galian pertama, tergantung judgement.

      Untuk analisa undrained, setelah stage 0, stage-stage berikutnya sampai akhir pakai undrained parameter.

      Salam,

  4. P.Irawan,
    Apa khabar Pak?

    Mohon tanya, apa saja yang perlu diperhatikan saat melakukan Design dan Pelaksanaan DPT galian basemen dengan kondisi tanah gambut(peat) dengan ketebalan kira2 setinggi galian basemen….?
    Menurut pengalaman p.Irawan, berapa kira2 typical values parameter shear strength dan E nya?

    Btw, tulisan tentang gesturenya menarik juga untuk dibaca tuh….

    Terimakasih&Salam,

    • Kabar baik P Annin, terima kasih atas pujiannya.
      Bagaimana komentar anda mengenai Fondasi Jambatan bentang Panjang?

      Saya tdk hapal shear strength tanah gambut, yang saya tahu banyak melakukan penelitian mengenai gambut adalah P Budi Susilo (UI) dan Bu Noer Endah (ITS), bisa dicari tulisan2 mereka pada seminar2 HATTI beberapa tahun yl. Pada prinsipnya tanah gambut itu adalah serat dengan kuat tarik yg tinggi (seperti fibre), tetapi kompresibilitas nya tinggi. Karena perbaikan tanah yg banyak disarankan utk gambut adalah melakukan preloading atau mengaduknya dengan semen, seperti pada Deep Mixing sehingga jadinya seperti Fibre reinforced Concrete.

      Kalau ketebalan tanah gambut hanya sedalam rencana galian, saya sarankan memakai steel sheetpile dengan support wall to wall strutting.
      Kalau tanah gambut lebih tebal dari kedalaman galian, perlu perbaikan tanah setebal kira2 1m ~ 2m pada dasar galian. Jangan lupa check stabilitas dasar galian.
      Mudah2 an membantu

      Salam,

  5. Annin Hudaya_Stadin says:

    Yth.p.Irawan,

    Mhn maaf baru mampir lagi ke blognya p.Irawan.
    Terima kasih atas sharingnya…

    Tulisan tentang pondasi jembatan bentang panjang menarik ….

    Salam,

  6. Pagi Pak

    Mau tanya, beda antara secant pile, soldier pile dan contigous pile apa ya Pak..?

    terimakasih

    • Kalau mau ikut diskusi, pakai nama yg benar. Bgm saya menyebut nama anda kalau pakai nama spt itu?
      Saya kira tdk ada yg perlu dirahasiakan dalam forum ini. Ganti nama anda baru saya akan layani pertanyaan anda.

  7. Selamat sore pak, saya mau bertanya apakah perhitungan dinding secant pile sama dengan menghitung dinding sheet pile ?😀

    Terima kasih

    • Sama Ozzy, yang membedakan antar keduanya adalah nilai E I nya.
      Kalau kita bandingkan, EI secant pile nya Bauer, diameter 0.88 m, spacing c/c 1.5 m, adalah 830300 kN m2 /m’ wall, sedangkan EI corrugated concrete sheetpile W 450 (tipe yg paling sering dipakai) adalah 123674 kN m2 /m’ wall. Jadi dengan konfigurasi yg sama, dinding dgn EI lbh kecil akan mengalami defleksi lbh besar.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s