## ANALISIS PLAXIS UNTUK DEWATERING BASEMENT DI TANAH KELEMPUNGAN DAN KEPASIRAN
Angela Kurokawa 1 dan Chaidir Anwar Makarim 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara Email : arkurokawa@gmail.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara Email : chaidir@untar.ac.id

## ABSTRAK
Galian basement dapat dilakukan dengan beberapa metode disesuaikan dengan kondisi tanah, geometri galian, dan terutama kondisi lapangan, yaitu area tempat dimana akan dilaksanakannya suatu konstruksi bangunan. Salah satu metode yang baik dan akurat untuk digunakan dalam memodelisasikan sifat-sifat tanah yang bervariasi dan material pendukungnya adalah dengan menggunakan metode elemen hingga. PLAXIS 2D merupakan satu dari program-program computer yang dapat menerapkan metode elemen hingga.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  membandingkan  hasil  anlisis  terhadap  kombinasi  tanah kelempungan  dan  kepasiran  pada  simulasi  galian  basement  dengan  program  PLAXIS  2D.  Analisis dilakukan pada galian yang menggunakan perkuatan secant piles sebagai dinding penahan tanah dan angkur  sebagai  struktur  penunjang.  Hasil  analisis  bertahap  terhadap  3  (tiga)  kombinasi  antara  tanah kelempungan (soft, medium, stiff) dan kepasiran (loose, medium, dense) yang dibandingkan dari segi pergeseran dinding dengan nilai terbesar 20,1307 cm , penurunan tanah dengan nilai terbesar 26,75 cm , dan bidang momen yang terbentuk dengan nilai terbesar 146,28 kNm/m.
Kata kunci : galian, analisis bertahap, tanah kelempungan, tanah kepasiran, metode elemen hingga.

## 1. PENDAHULUAN

## Latar belakang
Galian besmen pada tanah yang memiliki muka air tanah yang tinggi memerlukan metode untuk memindahkan air dengan  pemompaan,  dimana  sistem  pemompaan  tersebut  dilakukan  untuk  mengatasi  gaya  uplift  selama  masa kontruksi yang dinamakan groundwater control atau dewatering. Uplift adalah gaya angkay air yang keluar dari dalam pro tanah akibat tekanan pada tanah yang dipadatkan pada proses penggalian besmen. Pekerjaan dewatering mutlak diperlukan  sampai  bangunan  selesai  atau  berat  kontruksi  bangunan  dapat  mengimbangi  gaya  uplift.  Selain  itu, dewatering  juga  diperlukan  untuk  menanggulangi  bila  terjadi  genangan  pada  kontruksi  besmen  atau  pondasi,  baik akibat air hujan (resipitasi) ataupun rembesan air tanah. Dewatering dioperasikan selama 24 (dua puluh empat) jam selama pekerjaan besmen.
Penyebab kerusakan tanah sekitar ketika pembangunan terjadi adalah saat proses dewatering ini. Proses ini tidak bisa dilakukan pada  semua  jenis tanah dan pasti akan menghasilkan konsolidasi di  tanah  sekitarnya. Konsolidasi tanah merupakan  penurunan  permukaan  tanah  yang disebabkan  tekanan dari  permukaan  tanah  atau  memadatnya  lapisan tanah di bawahnya karena proses pembebanan tanah. Jika proses ini dilakukan pada tempat yang padat pemukiman maka dikawatirkan akan merusak kontruksi bangunan sekitarnya.
Secara umum, tanah dan batuan dibagi menjadi dua, yaitu: kerikil dan pasir. Pada kerikil ada pembagian divisi, kerikil bersih dan kerikil dengan tanah halus. Begitu pula dengan pasir ada pembagian divisi, yaitu pasir bersih dan pasir dengan tanah halus. Bila pasir dan kerikil halus, maka dinilai dari tipe kesergaman butiran. Sedangkan bila dengan tanah halus, maka dinilai dari kandungan lanau atau lempungnya (Scott, Schoustra, Soil Mechanics and Engineering, 1968). Dengan beragamnya jenis tanah di Jakarta, maka cara pembangunan kontruksi berbeda-beda juga.
Perkembangan teknologi saat ini yang cukup pesat terutama dalam bidang teknologi komputer, menghasilkan banyak software yang dapat mengaplikasikan metode elemen hingga dengan cepat dan baik untuk perhitungan dan analisis permasalahan. PLAXIS versi 8 2D merupakan satu dari program-program komputer yang dapat menerapkan metode elemen hingga.
Dalam  program  PLAXIS  ini,  tanah  dapat  dimodelkan  dengan  berbagai  macam  model  dimana  masing-masing mempunyai karakteristik dan parameter yang berbeda. Untuk itu dalam pemilihan model tanah disesuaikan dengan karakterisik dan sifat-sifat tanah serta dilakukan perhitungan parameter tanah yang dibutuhkan untuk menggantikan
parameter  sesungguhnya  dilapangan,  sehingga  dapat  memberikan  hasil  perhitungan  tanah  yang  mendekati  kondisi yang sebenarnya terjadi.

## Tujuan Penelitian
Berdasarkan  latar  belakang,  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  memperoleh  model  dan  nilai  dari  pergeseran dinding, penurunan tanah, dan bidang momen pada dinding.

## Dewatering
Secara umum, dewatering merupakan proses pemisahan zat cair dari suatu material padat dengan berbagai metode yang umumnya digunakan. Pada dunia konstruksi, dewatering lebih dikenal sebagai suatu pemisahan atau pengeringan air tanah atau air permukaan di area konstruksi dengan cara dipompa atau diluapkan. Umumnya dewatering dilakukan untuk  menurutkan  muka  air  tanah  pada  area  galian,  sehingga  pekerjaan  galian  tanah  dapat  dilakukan.  Proses dewatering dijelaskan pada gambar 1.

## Gambar 1. Proses Dewatering pada Tanah Galian
Selama  proses  penggalian  berlangsung  tinggi  muka  air  harus  selalu  dikontrol.  Oleh  karena  itu,  proses  dewatering harus dilakukan secara permanen dan terus-menerus sehingga sistem dewatering harus dirancang secara sederhana untuk menghindari control equipment yang susah ataupun dibuthkannya pekerja yang harus mengoperasikan secara terus menerus.

## Tanah Kelempungan dan Kepasiran
Secara umum, tanah diartikan sebagai tumpukan partikel kecil dari disintegrasi batuan, tumbuh-tumbuhan, dan produk manusia. Proses pembentukan tanah secara fisik yang mengubah batuan menjadi partikel yang lebih kecil disebabkan pengaruh  erosi, angin, air,  es,  manusia,  dan suhu. Pembentukan  tanah  secara kimia terjadi  oleh pengaruh oksigen, karbondioksida, air yang mengandung asam atau alkali. Kategori besar tanah terdiri dari: partikel berbutir kasar seperti koral (gravel, G), pasir (sand, S), dan partikel berbutir halus yaitu: lanau (silt, M) dan lempung (clay, C). Partikel tanah ini secara langsung dapat dibedakan berdasarkan ukuran butiran yang membentuk.
Tanah kelempungan atau tanah berbutir halus (lanau dan lempung) memiliki struktur yang berbeda. Partikel tanah yang berbentuk dari endapan air tawar atau laut cenderung membentuk “flocculated structure” (struktur endapan). Ciri-ciri struktur ini adalah angka pori besar, kepadatan, dan kadar air. Lempung dan lanau merupakan tanah kohesif yang lebih banyak dipengaruhi oleh plastisitas dan kohesi.
Klasifikasi tanah berbutir halus dijelaskan pada tabel 1 dapat ditentukan berdasarkan nilai parameter plasticity index (PI) dan liquid limit (LL) yang didapat dari test laboratorium kemudian nilai tersebut disesuaikan pada grafik sepert grafik 1 maka didapat jenis tanah berbutir halus.

## Tabel 1. Fine-Grained Soils Classification
Grafik 1. Grafik Plastisitas untuk Klasifikasi Laboratorium pada Tanah Berbutir Halus
Pada tanah kelempungan, dibedakan menjadi 4 sifat tanah yaitu keras (hard), kaku (stiff), sedang (medium), dan lunak (soft).  Identifikasi  ini  dapat  dinilai  dari  korelasi  hubungan  antara  nilai  berat  jenis  tanah  (ɤsat)  dengan  unconfined compressive strength (Qu) seperti pada tabel 2 berikut.
Tabel 2. Korelasi empiris antara Nilai N-SPT dengan Unconfined Compressive Strength dan Berat Jenis Tanah Jenuh untuk Tanah Kohesif
Tanah berbutir kasar adalah pasir dan kerikil yang merupakan partikel yang bisa dilihat langsung oleh mata. Tanah ini dipengaruhi oleh ukuran partikel, bentuk partikel, dan berat jenis relatif. Tanah berbutir kasar yang baik adalah susunan butir yang tidak seragam (kecil, sedang, besar), sehingga volume rongga minimum. Kecuali bentuk butir yang bersudut dan permukaan yang kasar meningkatkan stabilitas tanah tersebut.
N-SPT (blows/ft)  Konsistensi
Qu (ton/ft 2 ) ɤ sat (kN/m 3 ) <2 Very Soft <0.25 16-19 2-4 Soft 0.25-0.50 16-19 4-8 Medium 0.50-1.00 17-20 8-15 Stiff 1.00-2.00 19-22 15-30 Very Stiff 2.00-4.00 19-22 >30 Hard >4.00 19-22
Klasifikasi  tanah  berbutir  kasar  dijelaskan  pada  tabel  2.4  dapat  ditentukan  berdasarkan  nilai  parameter  koefisien keseragaman  (Cu),  koefisien  gradasi  (Cc),  plasticity  index  (PI),  dan  liquid  limit  (LL)  yang  didapat  dari  test laboratorium kemudian nilai tersebut disesuaikan pada tabel 2.5 maka didapat jenis tanah berbutir kasar.
Tabel 3. Coarse-Grained Soils Classification
Tabel 4. Laboratory Classification for Coarse-Grained Soils
Pada tanah kepasiran, dibedakan menjadi tiga sifat tanah yaitu lepas (loose), sedang (medium), dan padat (dense). Identifikasi ini dapat dinilai dari korelasi hubungan antara nilai relative density (Dr), nilai N-SPT, tekanan konus (Qc), dan sudut geser dalam (Ø°) seperti pada tabel 2.6 berikut.
Tabel 5. Korelasi empiris antara nilai relative density (Dr), nilai N-SPT, tekanan konus (Qc), dan sudut geser dalam (Ø°) untuk tanah non-kohesif

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## Metode Pengumpulan Data
Pada  tahap pengumpulan data dilakukan  studi literatur pada  beberapa buku referensi mengenai tanah, dewatering , PLAXIS, dan aturan-aturan. Pada tahap ini didapatkan parameter-parameter tanah, parameter dinding penahan tanah, parameter angkur, beban yang dipakai, dan kombinasi kondisi lapisan tanah yang akan digali.

## Metode Analisis Data
Metode  analisis  yang  digunakan  untuk  menganalisa  data  menggunakan  bantuan  program  PLAXIS  2D  yang  dapat mensimulasikan lapisan tanah beserta parameternya, simulasi dewatering ¸ dan memberikan hasil berupa pergeseran dinding, penurutan tanah, dan bidang momen beserta gambarnya.

## 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## Hasil Akhir dengan Kondisi Undrained
Berdasarkan data-data jenis tanah yang telah dilakukan kombinasi lapisan untuk galian basement 12 meter, dilakukan simulasi galian bertahap. Galian dilakukan setiap 3 meter dan angkur diaktifkan. Maka ditinjau hasil pada pergeseran dinding (Δx), bidang momen (M), dan penurunan tanah (Δy) sebagai berikut:
Tabel 6. Hasil Analisis Sequential Galian Kondisi Undrained – Kombinasi 1 Tahap Galian Sequential Δx (cm) M (kNm/m) Δy (cm) 3 m 14.261918 169.373325 5.2309005 Angkur 1 14.261918 169.373325 5.1394512 6 m 13.796647 107.488851 5.5401564 Angkur 2 13.796647 107.488851 5.578796 9 m 12.509298 38.6032785 5.6831589 Angkur 3 12.509298 38.6032785 5.6727828 12 m 11.275255 -210.793815 5.2950128 Mmax = 146.25 kNm/m Δy max = 12.22 cm
Tabel 7. Hasil Analisis Sequential Galian Kondisi Undrained – Kombinasi 2 Tahap Galian Sequential Δx (cm) M (kNm/m) Δy (cm) 3 m 14.261918 -39.2700855 6.9432602 Angkur 1 14.261918 -39.2700855 7.0548572 6 m 13.796647 -125.18436 6.1212388 Angkur 2 13.796647 -125.18436 6.2276667 9 m 12.509298 -15.714081 5.2298247 Angkur 3 12.509298 -15.714081 5.3186167 12 m 11.275255 213.30642 4.4326732 Mmax = 146.28 kNm/m Δy max = 26.75 cm
Analisis  Plaxis  untuk  D ewatering  Basement di  Tanah Kelempungan dan Kepasiran
Tabel 8. Hasil Analisis Sequential Galian Kondisi Undrained – Kombinasi 3 Tahap Galian Sequential Δx (cm) M (kNm/m) Δy (cm) 3 m 14.261918 -21.4275345 8.3648938 Angkur 1 14.261918 -21.4275345 8.438462 6 m 13.796647 -51.719586 7.5750219 Angkur 2 13.796647 -51.719586 7.6605558 9 m 12.509298 2.87293845 6.6345116 Angkur 3 12.509298 2.87293845 6.7164699 12 m 11.275255 60.197046 5.6495066 Mmax = 51.7 kNm/m Δy max = 16.27 cm

## Analisis Perbedaan Kombinasi pada kondisi Undrained
Hasil analisis dengan PLAXIS untuk 3 macam kombinasi tanah dapat dilihat dari deformasi tanah yang terjadi dapat dilihat pada gambar 2 sampai 4 berikut ini:
Gambar 2. Deformasi Tanah – Kombinasi 1
Gambar 3. Deformasi Tanah – Kombinasi 2
Gambar 4. Deformasi Tanah – Kombinasi 3
Deformasi tanah terjadi paling besar pada kombinasi-2 dikarenakan tanah di lapisan ke tiga dan empat tidak cukup padat untuk menahan beban tanah yang diatasnya, sedangkan kombinasi-1 dan 2 didasari oleh tanah yang bersifat stiff dan tidak loose. Tetapi kerusakan dinding dan tanah paling kecil terjadi pada kombinasi-3 dimana lapisannya lebih padat.

## 4. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari hasil analisis dalam penelitian ini yaitu:
1. Analisis sequential dapat menggambarkan elevasi/posisi dimana tanah galian mulai mengalami keruntuhan dan deformasi dinding yang besar, yang dapat berbahaya bagi daerah di sekitar galian.
2. Dari  analisis  dengan  program  PLAXIS  2D,  analisis  terhadap  kombinasi  tanah  galian  tidak  memberikan perbedaan dari segi faktor keamanan.
3. Analisis  dengan  kombinasi  2  dan  3  pada  simulasi  galian  basement  12  meter  (dengan  secant  pile  dan  tieback anchor)  ,  tidak  memiliki  perbedaan  hasil  deformasi  tanah,  deformasi  dinding,  dan  bending  moment  yang signifikan. Sehingga seharusnya analisis dapat dilakukan dengan kombinas 3 saja yang memiliki nilai lebih kecil karena kombinasi tanah berupa medium clay-stiff clay-medium gravel-dense gravel dimana kombinasi ini lebih kuat dan padat.
4. Analisis dengan kombinasi 1 pada simulasi galian basement 12 meter (dengan secant pile dan tieback anchor), memiliki  perbedaan  hasil  deformasi  tanah,  deformasi  dinding,  dan  bending  moment  yang  signifikan  dengan kombinasi 2 dan 3. Kombinasi ini sangat buruk karena tidak didasarkan pada tanah yang keras, yaitu: soft clay- medium clay-stiff clay-loose gravel. Keadaan dinding yang rusak struktural dan penuruan tanah yang mengarah keluar akan mengakibatkan kerusakan pada bangunan tetangga yang sangat parah.

## DAFTAR PUSTAKA
Bowless, J.E. and Hainim, J.K. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Jakarta : Penerbit Erlangga, 1991. British Stamdard. Code of Practice for Ground Anchorages. Bsi standards publicatios. Budhu, M. and J.E. Bowless. Soil Parameters and Correlation. New York : John Wiley  Sons. 2015. Das, Braja M., Mekanika Tanah : Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid 1, Jakarta : Erlangga, 1995 Das, Braja M., Mekanika Tanah : Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid 2, Jakarta : Erlangga, 2002 Firmansyah, Irawan, Ground Anchor Design. Jakarta: Seminar Geo-talk. 2015. Lambe, T. William, dan Robert V. Whitman, Soil Mechanics : The classic, comprehensive guide to the physics of soil, John Wiley  Sons, 1969
Scott, Ronald, dan Jack Schoustra, Soil Mechanis and Engineering : a systematic theory-to-practice approach to the mechanis and engineering of soils, USA : McGraw-Hill, Inc., 1968
Tjie-Liong,  Gouw,  “Uji  Coba  Pemompaan  dan  Permasalahan  Dewatering”,  PT  Limara  Engineering,  Universitas Tarumanagara, 1994 Wesley, L. D., Mekanika Tanah. Jakarta : Badan Penerbit Pekerjaan Umum, 1977