Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 6, No. 1, Januari 2021

## ANALISA  KONSOLIDASI  DI  AREA  NON  SAND-KEY  PADA  AREAL REKLAMASI PROYEK PENGEMBANGAN PELABUHAN BELAWAN-PHASE
I MENGGUNAKAN PLAXIS 2D DAN 3D
Melvi Maulita Napitupulu, Roesyanto dan Rudi Iskandar Universitas Sumatera Utara, Indonesia Email: melvimaulita17@gmail.com, roesyantos@yahoo.com dan sipil.s2.usu@gmail.com

## Abstract
Reclamation  is  one  way  to  use  land  or  waters  that  are  used  to  create  new  land lands  from  the  bottom  of  the  waters.  Sand  key  is  the  location  where  the  sand replacement is carried out, at this location soft soil will be excavated from the sea level  elevation  to  the  elevation  obtained.  Then  it  will  be  backfilled  using  sand which  has  better  characteristics.  The  function  of  this  sand  replacement  is  to withstand  the pressure moving  from the reclamation area to  the shipping channel as a result of  the reclamation process.  This analysis aims to  determine the size of the  consolidation  reduction  using  the  finite  element  method  with  modeling  in  2D and 3D Plaxis, in  the non-sand key area. The method  used in  this research is the finite  element  method  using  Plaxis  2D  and  3D.  From  the  analysis  results,  it  is found  that  the  size  of  the  reduction  in  Plaxis  2D is  7,930  meters  and  from  Plaxis 3D  analysis  is  7,935  meters.  The  decrease  that  occurred  according  to  settlement plate observations in the field was 7,850 meters. It can be concluded that there is a difference  in  subsidence  due  to  laboratory  data  that  does  not  represent  the  entire soil  layer.  Consolidation  reduction  with  2D  and 3D  Plaxis  gives  results  closer  to the decrease in field observations where the percentage differences in the decrease are 1.008% and 1.071%.
Keywords: consolidation; sand-key; plaxis

## Abstrak
Reklamasi  adalah  salah  satu  cara  untuk  menggunakan  lahan  atau  perairan  yang digunakan  untuk  pembuatan  lahan  daratan  baru  dari  dasar  perairan. Sand  key adalah  lokasi  di  mana sand  replacement dikerjakan,  pada  lokasi  ini  tanah  lunak akan  digali  dari  elevasi  permukaan  dasar  laut  sampai  elevasi  yang  didapatkan. Kemudian akan ditimbun  kembali menggunakan pasir yang memiliki karakteristik yang  lebih  baik.  Fungsi  dari sand  replacement ini  adalah  untuk  menahan  tekanan yang  bergerak  dari  area  reklamasi  menuju  ke  alur  pelayaran  sebagai  akibat  dari proses  reklamasi.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  besar  penurunan konsolidasi  dengan  menggunakan  metode  elemen  hingga  dengan  pemodelan  pada plaxis 2D dan 3D, di area non sand key . Metode yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  metode  elemen  hingga  menggunakan plaxis 2D  dan  3D.  Dari  hasil analisis  diperoleh  bahwa  besar  penurunan  pada plaxis 2D  adalah  7,930  meter  dan
dari  analisis plaxis 3D  adalah  7,935  meter.  Penurunan  yang  terjadi  menurut pengamatan settlement  plate di  lapangan  adalah  7,850  meter.  Dapat  disimpulkan bahwa  terdapat  perbedaan  penurunan  akibat  data  laboratorium  tidak  mewakili keseluruhan  lapisan  tanah.  Penurunan  konsolidasi  dengan plaxis 2D  dan  3D memberikan  hasil  yang  lebih  mendekati  penurunan  hasil  observasi  di  lapangan dimana persentasi perbedaan penurunan sebesar 1,008% dan 1,071%.
Kata kunci: konsolidasi; sand-key; plaxis
Coresponden Author Email: melvimaulita17@gmail.com Artikel dengan akses terbuka dibawah lisensi

## Pendahuluan
PT.  Pelabuhan  Indonesia  (Pelindo)  I  sebagai  badan  usaha  yang  bergerak  dalam bidang pelabuhan khususnya mengelola Pelabuhan Belawan, akan melakukan perluasan terminal  peti  kemas  dengan  cara  mereklamasi  daerah  pantai  yang  berada  di  sekitar Pelabuhan  Belawan.  Hal  ini  dilakukan  dengan  pertimbangan  utama  untuk memperpendek  jarak  angkut  antara  tempat  berlabuhnya  kapal  pengangkut  peti  kemas dengan terminal peti kemas yang baru.
Karakteristik  lapisan  tanah  di  areal  pantai  Pelabuhan  Belawan  merupakan  tanah yang  dominan  adalah  lempung  yang  cukup  dalam  dengan  kandungan  pasir  halus  yang cukup  berarti. Lapisan  tanah  lunak  yang  berupa  lempung  ( clay )  mempunyai  sifat-sifat antara  lain  cenderung  sangat  kompresibel  (mudah  mampat),  tahanan  geser  tanah  yang rendah,  permeabilitas  yang  rendah  dan  mempunyai  daya  dukung  yang  rendah.  Sifat mekanis  tanah  yang  demikian  ini  adalah  buruk  dan  kurang  mampu  menahan  beban. Masalah  umum  yang  terjadi  pada  saat  konstruksi  selesai  adalah  terjadinya  proses konsolidasi  akibat  beban  konstruksi  yang  melebihi  tegangan  prakonsolidasi  lapisan lunak tersebut, sehingga menimbulkan penurunan. Pada pekerjaan proyek ini dilakukan dengan mengganti  tanah dasar dengan pasir. Tanah lunak digali dan diisi  dengan pasir yang berat jenisnya lebih besar dibandingkan tanah dasar.
Sand key adalah lokasi di mana sand replacement dikerjakan, pada lokasi ini tanah lunak  akan  digali  dari  elevasi  permukaan  dasar  laut  sampai  elevasi  yang  didapatkan. Kemudian akan ditimbun kembali menggunakan pasir yang memiliki karakteristik yang lebih  baik.  Fungsi  dari sand  replacement ini  adalah  untuk  menahan  tekanan  yang bergerak  dari  area  reklamasi  menuju  ke  alur  pelayaran  sebagai  akibat  dari  proses reklamasi.
Penggunaan sand  replacement akan  mempengaruhi  proses  konsolidasi  di  area yang  akan  direklamasi.  Penggunaan software plaxis 2D  dan  3D  menggunakan  metode elemen  hingga  untuk  menganalisis  pengaruh sand  replacement ini  terhadap  penurunan tanah,  tekanan  air  pori  dan  aliran  tekanan  di  lapisan  tanah.  Metode  perkuatan  dengan menggunakan sand replacement ini pernah diteliti oleh  (Zukri, A., Nazir, R., Shien C.
dan  Kok,  E.,  2018)  yang  menunjukkan  bahwa  metode  alternatif  ini  dapat  mengurangi penurunan tanah dan mengurangi kemungkinan kegagalan konstruksi.
Dalam  penelitian  ini,  analisis  dilakukan  menggunakan  metode  elemen  hingga dengan  bantuan  program plaxis 2D  dan  3D  (Xu,  2017)  untuk  mendapatkan  besar penurunan dan waktu yang dibutuhkan untuk proses konsolidasi pada tanah lunak. Hasil dari  pemodelan  2D  dan  3D  akan  dibandingkan  sehingga  didapat  hasil  yang  paling mendekati  dengan  kondisi  lapangan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  besar penurunan konsolidasi dengan menggunakan metode elemen hingga dengan pemodelan pada plaxis 2D dan 3D, di area non sand key

## Metode Penelitian
A. Input Data dengan Program Plaxis
Untuk  memasukkan  data  perhitungan  ke plaxis ,  dibutuhkan  beberapa paramater  propertis  tanah.  Parameter-parameter  tersebut  dapat  diperoleh  dari  hasil pengujian laboratorium maupun korelasi empiris dari nilai N-SPT, jenis, konsistensi dan  sifat-sifat  materialnya.  Parameter  tanah  yang  digunakan  dalam  program  Plaxis diantaranya yaitu:
a. Berat volume tanah kering/ dry soil weight (γ dry )
b. Berat volume tanah basah/ wet soil weight (γ wet )
c. Permeabilitas arah horizontal/ horisontal permeability (k x )
d. Permeabilitas arah vertikal/ vertical permeability (k y )
e. Modulus young/ young’s modulus (E),
f. Poisson’s ratio (v)
g. Kohesi/ cohesion (c)
h. Sudut geser/ friction angle (φ)
i. Sudut dilatasi/ dilatancy angle (ψ)
j. Koefisien konsolidasi (c v )
Data-data  tersebut  di  atas  dapat  diperoleh  melalui  pengujian  properties  tanah di  laboratorium  teknik  sipil.  Data-data  tersebut  diatas  akan  dimasukkan  kedalam lapisan-lapisan  tanah  yang  sudah  dimodelkan  di  program plaxis .  Selain  itu,  dalam memodelkan elemen tanah pada program plaxis dapat dilakukan dalam dua kondisi. Adapun kedua kondisi tersebut ialah :
1. Kondisi drained
Kondisi drained merupakan  kondisi  untuk  tanah  yang  memiliki permeabilitas  besar  seperti  tanah  pasir,  tanah  yang  mengalami  pembebanan sangat  lambat,  serta  untuk  menstimulasikan  perilaku  tanah  dalam  jangka panjang. Kondisi drained pada program Plaxis digunakan untuk mengatur tidak ada kenaikan tekanan air pori ( pore water pressure ) pada material tanah (Fauzan Nurul Fajri, 2017).
2. Kondisi undrained
Kondisi undrained merupakan  kondisi  untuk  tanah  yang  memiliki permeabilitas kecil seperti tanah lempung sehingga ketika diberikan excess pore water  pressure tidak  langsung  terdisipasi  atau  teralirkan  (Herdiyan  Kurniawan, 2014).

## Hasil dan Pembahasan
A. Hasil
Dari  data  laboratorium  titik  BH-02  diperoleh  data  masing-masing  sampel adalah sebagai berikut:
Tabel 1 Data hasil pengujian di laboratorium Bore Hole No Kedalaman Contoh Tanah Uds Yang Diambil Data Triaxial Compression Test Consolidation Test Index Properties Cohesion (C) Kg/Cm 2 Angle Of Int. Friction ( ) C C E o Wet Density (T/m 3 ) Dry Density (T/m 3 ) BH -02 4,55 – 5,00 50,5 13,8 0,289 1,38 16,30 11,60 14,50 – 15,00 5,3 14,7 1,165 3,39 13,10 5,83 25,50 – 26,00 29,2 13,3 1,276 2,17 15,30 8,79 43,50 – 44,00 16,9 21,7 0,880 1.74 16,80 11,03

## 1. Pemodelan Lapisan Tanah
Pemodelan  lapisan  tanah  yang  dilakukan mengacu  pada  hasil  pengujian  SPT, dimana dalam menentukan suatu lapisan tanah, harus mempertimbangkan deskripsi tanah  dan  juga  N-SPT  (Ohoimas  &  Hamdhan,  2015).  Pada  Tahapan  ini  dilakukan setting material sesuai dengan lapisan tanah dari hasil bore log di lapangan.

## Gambar 2
Pemodelan geometri tanah pada Plaxis 2D dengan PVD untuk model Plane Strain
Jumlah  pembentukan mesh dapat  dilihat  pada  Gambar  3,  jumlah mesh yang diperoleh adalah 4.128 elemen dan 33.305 nodes.

## Gambar 3
Bentuk mesh yang dihasilkan

## Gambar 4

## Grafik hubungan antara penurunan vertikal dan waktu pada titik peninjauan
Dari  hasil  analisis  plaxis  didapat  hasil  penurunan  sebesar  7,930  m  sedangkan data  yang  didapatkan  dilapangan  besar  penurunan  sebesar  7,850 m.  Adapun  grafik perbandingan  penurunan  yang  terjadi  di  lapangan  dengan  analisa  Plaxis  2D  dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5
Grafik Hubungan Perbandingan Penurunan yang Terjadi di Lapangan dengan Analisa Plaxis 2D
2. Perhitungan dengan Plaxis 3D (Brinkgreve et al., 2016)
Pada  perhitungan  Plaxis  3D  dihitung  dengan  efek smear  zone ,  Permodelan direncanakan  dengan  1  baris  PVD  atau  dengan  lebar  permodelan  1,5  meter. Jenis pemodelan  yang  digunakan  yaitu  pemodelan full dengan  10  titik  nodal.  Lebar penampang yang ditinjau 190 m dengan perencanaan pemodelan PVD satu baris.
3. Pemodelan PVD (Putra, 2019)
Pemodelan PVD  1 baris dengan jarak 1,5 m menggunakan pola segitiga pada kedalaman  4,00  m  sampai  dengan  40,00  m.  Pemodelan  PVD  dapat  dilihat  pada Gambar 6.

## Gambar 6 Pemodelan PVD pada Plaxis 3D
4. Penyusunan Jaring Elemen (Generate Mesh)
Geometri  disusun  menjadi  jaring  elemen  yang  lebih  kecil  untuk  melakukan hitungan.  Setelah  Tanah  dan  PVD  dimodelkan,  selanjutnya  adalah  pembentukkan mesh pada struktur tersebut, Jumlah pembentukan mesh dapat  dilihat pada  Gambar 7, jumlah mesh yang diperoleh adalah 131.976 elemen dan 178.291 node .
Gambar 7
Bentuk Mesh yang dihasilkan

## Gambar 8 Grafik penurunan Plaxis 3D
Dari  hasil  analisis plaxis 3D  didapat  hasil  penurunan  sebesar  7,935  m sedangkan  data  yang  didapatkan  di  lapangan  besar  penurunan  sebesar  7,85  m,  dan pada analisis Plaxis 2D diperoleh penurunan sebesar 7,930 m. Adapun perbandingan tersebut dapat dilihat pada gambar 8.
Pada  grafik  dapat  dilihat  ketika  pekerjaan  galian  dikerjakan,  lapisan  tanah mengalami  penurunan akibat pegerakan tanah menuju  galian yang terbuka. Namun lapisan  tanah  kembali  mengalami  kenaikan  pada  saat  timbunan sand  replacement dikerjakan,  kenaikan  ini  disebabkan  tegangan  yang  diberikan  oleh  tanah  timbunan sehingga menyebabkan terangkatnya lapisan-lapisan yang belum ditimbun.
Ketika  proses  penimbunan  dilakukan  lapisan  tanah  yang  ditinjau  mengalami penurunan  secara  berangsur-angsur  dan  semakin  cepat  setelah  dilakukan pemancangan Prefabricated  Vertical  Drain (PVD)  (Chen,  Shen,  Yin,  Xu,  & Horpibulsuk,  2016),  (Indraratna,  Bamunawita,  Redana,  &  McIntosh,  2003). Pemancangan  PVD  mengakibatkan  kenaikan  permeabilitas  tanah  dan  proses keluarnya air pori tanah semakin cepat  pula. Saat  timbunan didiamkan, konsolidasi tanah  mulai  menunjukkan  perlambatan  sampai  akhirnya  tidak  mengalami pertambahan penurunan lagi.
Gambar 9
Grafik Hubungan Perbandingan penurunan yang terjadi di lapangan dengan analisa Plaxis 2D dan Plaxis 3D

## B. Pembahasan
1. Melalui  analisa  dan  perhitungan,  penurunan  tanah  adalah  7,829  meter.  Hasil tersebut  relatif  mendekati  hasil  observasi  penurunan  aktual  di  lapangan,  yaitu 7,850  meter  dengan  selisih  0,355  meter,  karena  data  laboratorium  tidak  dapat merepresentasikan  seluruh  lapisan  tanah  di  lapangan.  Dengan Boring  Log sampai kedalaman 60 meter hanya terdapat 4 sampel dengan ketebalan masing- masing 0,5 meter.
2. Penurunan  yang  didapat  dari  Plaxis  2D  dan  3D  berbeda,  pada  Plaxis  3D kondisinya  lebih  mendekati  lapangan  daripada  di  Plaxis  2D.  Plaxis  3D menunjukkan bahwa pada saat konsolidasi terakhir, penurunan permukaan tanah tidak terlalu signifikan dan stabil. Sementara itu, Plaxis 2D menunjukkan bahwa pada periode konsolidasi akhir, penurunannya masih relatif besar.
3. Berdasarkan  analisis  yang  dilakukan,  pada  pemodelan  2D  terbentuk  4.128 elemen  dan  33.305  node  terbentuk,  sedangkan  pada  pemodelan  3D  terbentuk 131.976  elemen  dan  178.291  node  terbentuk.  Dibandingkan  dengan  model  2D dengan  elemen  yang  lebih  sedikit,  model  3D  dengan  lebih  banyak  elemen menghasilkan hasil yang lebih akurat. Semakin banyak jumlah elemen, semakin lama  proses  perhitungan  dan  analisisnya.  Elemen  dan  node  yang  lebih  sedikit berarti  pemodelan  2D  lebih  mudah  daripada  3D.  Dibandingkan  dengan  3D, keuntungan  menggunakan  Plaxis  2D  adalah  karena  waktu  kalkulasi  yang  lebih singkat,  Plaxis  2D  dapat  menghasilkan  beberapa  iterasi  dan  kalkulasi  secara bersamaan dengan Plaxis 3D (Bergado, Long, Chaiyaput, &  Balasubramaniam, 2018).

## Kesimpulan
Penurunan  konsolidasi  menggunakan  teori  analitis  relatif  mendekati  penurunan hasil  aktual  di  lapangan  dengan  persentasi  perbedaan  penurunan  0,260%.  Terdapat perbedaan  penurunan  akibat  data  laboratorium  tidak  mewakili  keseluruhan  lapisan tanah. Perhitungan Plaxis dilakukan dengan memperhitungkan efek smear zone , dimana efek smear zone merupakan area yang terjadi pada saat pemancangan PVD dilakukan. Pada  saat  pekerjaan  galian  non sand  key dilakukan  tanah  eksiting  mengalami pergerakan  kearah  galian  yang  terbuka  sehingga  elevasi  tanah  eksisting  mengalami penurunan.  Ketika  bekas  galian  non sand  key ditimbun  tanah  mengalami  tekanan  dan bergerak kembali ke elevasi semula. Lapisan tanah mulai mengalami penurunan dengan cepat  setelah  dilakukan  pemasangan  PVD  dan  mulai  stabil  ketika  konsolidasi  akhir karena  hilangnya  air  pori  tanah.  Hasil  analisis  konsolidasi  menggunakan  metode  FEM dengan bantuan Plaxis 2D dan Plaxis 3D dan selisih penurunan konsolidasi yang terjadi dilapangan  dengan  analitik, Plaxis  2D, dan  Plaxis 3D  dapat  dilihat pada tabel dibawah ini.

## Tabel 2 Data hasil pengujian di laboratorium
No Metode Penurunan (m) Selisih dengan lapangan (m) Persentase (%) 1 Lapangan 7,850 2 Analitis 7,829 0,355 0,260 3 Plaxis 2D 7,930 0,080 1,008 4 Plaxis 3D 7,935 0,085 1,071

## BIBLIOGRAFI
Bergado,  D.  T.,  Long,  P.  V,  Chaiyaput,  S.,  &  Balasubramaniam,  A.  S.  (2018). Prefabricated vertical drain (PVD) and deep cement mixing (DCM)/stiffened DCM (SDCM)  techniques  for  soft  ground  improvement. IOP  Conference  Series:  Earth and Environmental Science , 143 (1), 12002. IOP Publishing.
Brinkgreve, R. B. J., Kumarswamy, S., Swolfs, W. M., Waterman, D., Chesaru, A., & Bonnier, P. G. (2016). PLAXIS 2016. PLAXIS Bv, the Netherlands .
Chen,  Jun,  Shen,  Shui  Long,  Yin,  Zhen  Yu,  Xu, Ye  Shuang,  &  Horpibulsuk,  Suksun. (2016). Evaluation of effective depth  of PVD improvement in soft  clay deposit:  a field case study. Marine Georesources & Geotechnology , 34 (5), 420–430.
Fauzan  Nurul  Fajri,  Rizqi.  (2017). Analisis  Stabilitas  Tanah  Pada  Pondasi  Telapak Dengan Varian Pemodelan Tanah Kondisi Drained Dan Undrained Menggunakan Program Bantu Plaxizs 8.2 . Universitas Komputer Indonesia.
Herdiyan  Kurniawan,  Cepi.  (2014). Perilaku  galian  pada  tanah  lunak  dengan perkuatan  sheet  pile  pada  kondisi  drained  dan  undrained  ditinjau  dari  berbagai permodelan tanah . Universitas Komputer Indonesia.
Indraratna,  Buddhima,  Bamunawita,  C.,  Redana,  I.  W.,  &  McIntosh,  G.  (2003). Modelling  of  prefabricated  vertical  drains  in  soft  clay  and  evaluation  of  their effectiveness in practice. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement , 7 (3), 127–137.
Ohoimas,  Muhammad  Yanuar,  &  Hamdhan,  Indra  Noer.  (2015).  Analisis  Konsolidasi dengan  Menggunakan  Metode  Preloading  dan  Vertical  Drain  pada  Areal Reklamasi  Proyek  Pengembangan  Pelabuhan  Belawan  Tahap  II  (Hal.  1-11). RekaRacana: Jurnal Teknil Sipil , 1 (1), 1.
Putra,  Alfred  Siemarga. (2019). Pemodelan  emabankment  di  atas  tanah  lunak  dengan dan tanpa PVD dan mekanisme lintasan tegangannya .
Xu,  Binbin.  (2017).  Influence  of  Surcharge  Preloading  Improvement  on  Surrounding Environment  Based  on  Plaxis  3D. IOP  Conference  Series:  Earth  and Environmental Science , 100 (1), 12108. IOP Publishing.
Zukri,  A.,  Nazir,  R.,  Shien  C.  dan  Kok,  E.  (2018). The  Settlement  Evaluation  of Improved  Soft  Clay  Using  LECA  Replacement  Technique.  Geotechnical Engineering Journal of the SEAGC, Conference Paper November 2018.