## APLIKASI PREFABRICATED VERTICAL DRAIN (PVD) UNTUK STABILISASI TANAH DASAR PADA PROYEK PEMBANGUNAN JALUR GANDA KERETA API DI KM 437+300 SAMPAI KM 438+500 GOMBONG, KEBUMEN.
Ayu Prativi 1 , Email : ayu.prativi@pengajar.api.ac.id Septiana Widi Astuti 2 , Email : septiana@api.ac.id Ahmad Ependi 3 , Email : ependi@api.ac.id
1,2,3 Teknik Bangunan dan Jalur Perkeretaapian, Akademi Perkeretaapian Indonesia Madiun

## ABSTRAK
Tanah dasar pada proyek pembangunan jalur ganda kereta api di KM 437+300 sampai KM 438+500 Gombong, Kebumen merupakan tanah lunak (N-SPT < 15) sehingga memerlukan upaya perbaikan tanah untuk menghindari terjadinya penurunan tanah melebihi penurunan tanah yang diijinkan, yaitu sebesar  20cm.  Dalam  penelitian  ini  direncanakan  upaya  perbaikan  tanah  dasar  menggunakan Prefabricated Vertical Drain (PVD) untuk mempercepat proses pemampatan tanah akibat beban tanah timbunan  badan  jalan  rel,  beban  konstruksi  jalan  rel,  dan  beban  kereta  api  yang  melintas.  Hasil analisis  pemampatan  menunjukkan  bahwa  tanah  dasar  akan  mengalami  penurunan  tanah  sebesar 0,524m. Waktu konsolidasi alami yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidasi 90% adalah selama  268,9  tahun.  Sedangkan,  waktu  konsolidasi  untuk  mencapai  derajat  konsolidasi  90% menggunakan PVD berjarak 0,8 m dengan pola segitiga dan segiempat adalah selama 15 minggu dan 18 minggu. Penanaman PVD pada kedua pola tersebut adalah sedalam 24 m.
Kata  kunci:  penurunan  tanah,  timbunan,  prefabricated  vertical  drain  (PVD),  jalur  ganda kereta api

## ABSTRACT
The subgrade on the railway double track construction project in KM 437 + 300 to KM 438 + 500 Gombong, Kebumen is soft soil (N-SPT <15) so that it requires efforts to improve the soil to avoid land degradation beyond the allowable land subsidence, which is equal to 20cm. In this study planned efforts to improve subgrade using Prefabricated Vertical Drain (PVD) to accelerate the process of soil  compression  due  to  soil  loads  of  railroad  body  dumps,  railroad  construction  loads,  and  the burden  of  passing  trains.  The  results  of  the  compression  analysis  indicate  that  the  subgrade  will experience  land  subsidence  of  0.524m.  The  natural  consolidation  time  needed  to  achieve  a  90% consolidation degree is for 268.9 years. Meanwhile, the consolidation time to achieve a consolidation degree of 90% using PVD is 0.8 m with a triangle and quadrilateral pattern for 15 weeks and 18 weeks. PVD planting in both patterns is 24 m deep.
Keywords: land subsidence, heaps, prefabricated vertical drain (PVD), railway double lanes

## 1. PENDAHULUAN
Dewasa  ini  jumlah  pengguna  jasa  angkutan kereta api terus mengalami peningkatan drastis sejak pemerintah bertekad untuk meningkatkan fasilitas  pelayanan  dan  kenyamanan  angkutan umum  ini.  Menanggapi  jumlah  pengguna  jasa
yang terus meningkat tersebut, maka Kementrian  Perhubungan  mengadakan  proyek pembangunan  jalur  ganda  kereta  api  di  Pulau Jawa. Dalam pembangunan jalur ganda, sering kali lokasi timbunan badan jalan berada di atas tanah  lunak.  Tanah  lunak  merupakan  tanah
dengan sifat-sifat  yang tidak memenuhi  syarat teknis  untuk  dapat  menahan  konstruksi  di atasnya.  Tanah  ini  bersifat  kompresibel  dan sangat  berpotensi  mengalami  penurunan tanah ketika menopang beban  konstruksi di  atasnya. Sedangkan  dalam  PM  Perhubungan  No.  60 tahun  2012  disyaratkan  penurunan  tanah maksimum yang diijinkan pada jalur perkeretaapian adalah sebesar 20 cm. Salah satu upaya untuk memperbaiki sifat tanah kompresibel  adalah  dengan  menggunakan Prefabricated Vertical Drain (PVD). Kombinasi antara  penanaman  PVD  dan  penerapan  beban surcharge maupun preloading akan mempercepat  proses  penurunan  tanah  dan memperbaiki  sifat-sifat  tanah  sehingga  tanah menjadi  lebih  stabil.  Di  dalam  penelitian  ini membahas  mengenai  upaya  perbaikan  tanah dasar  jalur  ganda  kereta  api  di  KM  437+300 sampai  KM  438+500  daerah  Gombong, Kebumen, Jawa Tengah.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  perencanaan upaya  perbaikan  tanah  menggunakan  PVD ditampilkan dalam Gambar 1.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Geometri Timbunan
Dalam  penelitian  ini  digunakan  geometri timbunan  rencana  pada  KM  437+300  m seperti yang ditampilkan dalam Gambar 2. Tinggi  timbunan akhir  yang direncanakan adalah  3  m  dengan  kemiringan  lereng sebesar 1:2.
Gambar 2. Geometri jalur ganda KM 437+300 m di Gombong, Kebumen.
3.2. Parameter tanah Parameter tanah timbunan yang
direncanakan memiliki berat volume tanah 1,7  ton/m 3 .  Sedangkan  parameter  tanah dasar yang digunakan dalam penelitian ini ditentukan  menggunakan  metode  korelasi hasil  pengujian  Standar  Penetration  Test (SPT).  Hasil  uji  SPT  pada  BH-9,  BH-10, dan  BH-11  ditampilkan  dalam  Gambar  3. Karena  N-SPT  pada  seluruh  borhole memiliki nilai yang cenderung sama, maka data N-SPT pada setiap borhole dirata-rata. Hasil  korelasi  N-SPT  dengan  parameter tanah ditampilkan dalam Tabel 1. Berdasarkan nilai N-SPT rata-rata, diketahui  pula  bahwa  jenis  tanah  yang dianalisis  adalah  tanah  yang  lunak  dan berada  pada  permukaan  tanah  hingga kedalaman 24 m.
Mulai Studi pustaka Pengumpulan data: 1. Borlog
2. Hasil uji Standart Penetration Test (SPT)
3. Geometri rencana jalan rel
Analisis data:
1. Parameter tanah dasar
2. Pembebanan
3. Pemampatan tanah
4. Waktu pemampatan tanah alami
5. Waktu pemampatan tanah dengan PVD
Kesimpulan
Selesai
Gambar  3.    Nilai  N-SPT  pada  BH-9,  BH-10,  BH-11,  dan  N-
SPT rata-rata Tabel 1. Hasil korelasi N-SPT dengan parameter tanah dasar Parameter Tanah dasar γ sat 1,6 ton/m 3 γ m γ '
0,819 ton/m 3
e 2,0
C c
0,7 C s
0,3 C v 0,0004 cm 2 /det
3.3. Perhitungan beban preloading Beban  preloading  yang  direncanakan adalah  beban  lokomotif,  beban  rel,  beban bantalan,  beban  balas  +  subbalas.  Beban statis lokomotif (P s ) tipe C202 adalah 9 ton.
Jika digunakan kecepatan rencana maksimum  100  km/jam,  maka  faktor pengaruh beban dinamis kereta api adalah sebagai berikut:
φ = 1+ 𝑉 2 3 𝑥 10 4 = 1+ 100 2 3 𝑥 10 4 = 1.33
Sehingga beban dinamis kereta api adalah:
P din = 11.97 x 1,33 x 0.6 1.75 = 4.1 ton/m’
Beban  rel  R54  adalah  0.05  ton/m’  dan beban bantalan untuk rel dengan lebar 1067 mm  adalah  0.458  ton/m’.  Sedangkan tekanan  balas  dan  subbalas  dengan  tebal total  0,75  m  dengan  γ balas 1,045  ton/m 3 adalah 1,09 ton/m 2 .
3.4. Perhitungan beban surcharge
Perhitungan  beban  surcharge  dilakukan secara trial  and  error untuk  dapat mengetahui tinggi inisial (H initial ) timbunan yang  dapat  memampatkan  tanah  hingga tinggi  akhir  (H final )  timbunan  rencana. Beban surcharge ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Variasi Beban (q timb ) dan Tinggi Timbunan (h timb ) q timb (t/m 2 )  h timb (m) 6 3,33 8 4,44 10 5,56 12 6,67 14 7,78
3.5. Tinggi timbunan awal dan akhir
Hasil  analisis  pemampatan  tanah  pada setiap  variasi  beban  ditampilkan  dalam Tabel 3. Dalam tabel tersebut ditunjukkan besarnya  pemampatan  total  akibat  beban surcharge  dan  beban  preloading.  Data pemampatan  total  tersebut  kemudian digunakan  untuk  memperkirakan  tinggi timbunan inisial (H initial ) seperti ditampilkan dalam Tabel 4. Agar timbunan memampat  mencapai  elevasi  timbunan rencana  (H final )  yaitu  3  m  di  atas  elevasi tanah  dasar,  maka  timbunan  harus dipangkas dengan ketebalan yang ekivalen dengan beban preloading (H bongkar ). Perhitungan  untuk  menentukan  H bongkar adalah sebagai berikut:
Tekanan bantalan, σ 2 = P din + P bantalan A = 4,1+0,458
2 𝑥 0.26
= 7,98 ton/m 2
Tekanan balas:
L = b + 2x = 26 + 2 x 106 = 238 cm. σ 3 = 𝑏 𝐿 . σ 2 = 0.26 2.38 x 7.98 = 0.87 ton/m 2
Tekanan yang diterima subgrade, σ 4 = σ 1 + σ 3 = 1.09 + 0.87 = 1.96 ton/m 2 .
H bongkar = σ 4 γ′ timb = 1.96 0.819 = 2.4 m.
0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 Ke d al aman ( m) N-SPT (pukulan) BH-9 BH-10 BH-11 Rata-rata
Setelah H bongkar diketahui, tinggi timbunan akhir  (H final )  dapat  ditentukan  dengan mengurahi  H inisial dengan  H bongkar .  Hasil dari  perhitungan  H final ditampilkan  dalam Tabel 4. Data pada tabel tersebut kemudian diplot  menjadi  grafik  hubungan  antara H inisial dan H final pada Gambar 4. Selain itu, data  pada  Tabel  4  juga  diplot  menjadi grafik  hubungan  antara  H final dengan pemampatan (S c ) pada Gambar 5.
Berdasarkan  kedua  gambar  tersebut,  nilai H inisial dan  pemampatan  tanah  (S c )  yang terjadi agar timbunan mengalami konsolidasi mencapai H final yang direncanakan dapat ditentukan menggunakan persamaan regresi.
Tinggi timbunan awal berdasarkan persamaan  regresi  dalam  Gambar  4  jika H final = 3m = x H awal = y   = 0.9945x + 2.9338
= 0.9945 x 3 + 2.9338= 5.9 m
Sedangkan penurunan tanah (S c ) akibat beban berdasarkan persamaan regresi dalam Gambar 5 yaitu:
S c = y = 0.0009x 2 – 0.0114x + 0.5498 = 0.0009 x (3 2 ) – 0.0114 x (3) + 0.5498 = 0.524 m.
Kontrol: H awal – H bongkar – Sc = 5.9 – 2.4 – 0.524 = 2.976 ≈ 3
H final = H awal – H bongkar – Sc
Tabel 3. Hasil Perhitungan Pemampatan (Sc)
q timb (t/m 2 )
Settlement, Sc (m)
timbunan balas rel+bantalan lokomotif Total 6 0,376 0,092 0,0062 0,068 0,5428 9 0,394 0,080 0,0040 0,049 0,5267 12 0,409 0,071 0,0029 0,037 0,5199 15 0,418 0,065 0,0022 0,029 0,5141
Tabel  4.  Hasil  Perhitungan  Tinggi  Awal  (H inisial )  dan  Tinggi Akhir (H final ) Timbunan q timb (t/m 2 ) Settlement total, Sc (m) H inisial (m) H bongkar (m) H final (m) 6 0,5428 3,629 2,390 0,696 9 0,5267 5,287 2,390 2,370 12 0,5199 6,950 2,390 4,040 15 0,5141 8,614 2,390 5,709
Gambar 4. Grafik hubungan H final dengan H initial timbunan
Gambar 5. Grafik hubungan H final dengan pemampatan (S c )
3.6. Waktu  konsolidasi  alami  pada  derajat konsolidasi 90%
Berdasarkan  pembahasan  sebelumnya,
diketahui bahwa tebal lapisan kompresibel dalam  penelitian  ini  adalah  24  m.  Tebal lapisan kompresibel ini merupakan panjang  jalur  drainasi  (H dr ).  Parameter koefisien  konsolidasi  (C v )  pada  Tabel  1 adalah  0,004  cm 2 /detik.  Sedangkan  untuk parameter  faktor  waktu  (Tv)  pada  derajat konsolidasi  90%  adalah  0,848.  Dengan demikian  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mencapai  derajat  konsolidasi  90%  telah dapat ditentukan sebagai berikut:
t = Tv.(H dr ) 2 C v = 0.848.  2000 2
0.0004 = 8480000000
detik = 268.9 tahun.
3.7. Waktu  konsolidasi  menggunakan  PVD pada derajat konsolidasi 90%
Kedalaman  pemasangan  PVD  dilakukan sedalam  lapisan  tanah  kompresibel,  yaitu tanah dengan kategori sangat lunak, lunak, dan  medium.  Tanah  dengan  kategori tersebut merupakan tanah dengan nilai N- SPT < 15 pukulan. Sehingga sesuai dengan pembahasan  sebelumnya  bahwa  lapisan tanah  kompresibel  adalah  sedalam  26m.
y = 0.9945x + 2.9338 R² = 1 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 H ini si al (m ) H final (m) y = 0.0009x 2 - 0.0114x + 0.5498 R² = 0.9927 0.510 0.515 0.520 0.525 0.530 0.535 0.540 0.545 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Pen ur un an ta na h (m ) H final (m)
Koefisien  konsolidasi  arah  radial  atau horisontal (C h ) umumnya berkisar antara 2 sampai  5  kali  dari  nilai  C v .  Dalam penelitian ini diambil C h = 2.C v , sehingga: C h = 2 x 241.92 cm 2 /minggu = 483.84 cm 2 /minggu .
Gambar  6.  Grafik  hubungan  antara  waktu  tunggu  terhadap derajat konsolidasi pada pemasangan PVD dengan pola segiempat
Gambar  7.  Grafik  hubungan  antara  waktu  tunggu  terhadap derajat konsolidasi pada pemasangan PVD dengan pola segitiga Grafik  hubungan  antara  waktu  tunggu terhadap derajat konsolidasi pada pemasangan  PVD  dengan  pola  segiempat dan  segitiga  ditampilkan  pada  Gambar  6 dan Gambar 7. Berdasarkan kedua gambar tersebut,  waktu  tunggu  konsolidasi  90% pada pemasangan PVD sampai kedalaman 24 m menggunakan pola segiempat dengan jarak  antar  PVD  (S)  0.8  m  adalah  selama 18  minggu.  Sedangkan  waktu  tunggu konsolidasi  90%  pada  pemasangan  PVD
sampai  kedalaman  24  m  menggunakan pola  segitiga  dengan  jarak  antar  PVD  (S) 0.8 m adalah selama 15 minggu. Semakin jauh  jarak  antar  pemasangan    PVD  pada kedua jenis pola penanaman akan menghasilkan  waktu  tunggu  konsolidasi yang  semakin  lama.  Hal  ini  dikarenakan jarak  antar  penanaman  PVD  merupakan jarak  alir  drainase  air  di  dalam  tanah kompresibel.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  Tanah  Dasar Pada Proyek Pembangunan Jalur Ganda Kereta Api  di  Km  437+300  Sampai  Km  438+500 Gombong,  Kebumen  yang  telah  dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal berikut:
1. Besar  penurunan  tanah  dasar  timbunan diperkirakan sebesar 0.524 m.
2. Waktu  yang diperlukan tanah dasar untuk mencapai  derajat  konsolidasi  90%  adalah selama 268 tahun.
3. Perbaikan  tanah  untuk  mencapai  derajat konsolidasi  90%  menggunakan  PVD berpola  segiempat  membutuhkan  jarak antar PVD 0.8 meter dengan waktu tunggu selama 18 minggu.
4. Perbaikan  tanah  untuk  mencapai  derajat konsolidasi  90%  menggunakan  PVD berpola segitiga membutuhkan jarak antar PVD  0.8  meter  dengan  waktu  tunggu selama 15 minggu.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Bowles,  J.E.  1988. Foundation  Analysis  and Design  Fourth  Edition .  Mc  Graw-Hill Companies, Inc: Singapura.
Department of The Navy. 1971. Design Manual Soil  Mechanics,  Foundations,  and  Earth Structures  NAFVAC  DM-7 .  U.S.  Naval Publications and Forms Center: USA.
Look, Burt G. 2007. Handbook of Geotechnical Investigation and Design Tables . Taylor & Francis Group: London.
https://www.bps.go.id/linkTableDinamis/view/
id/815
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 D e ra ja t K o ns o lida si Ga bu ng an, Uto ta l (% ) Waktu Tunggu, t (minggu) S = 0.8m S = 1m S = 1.25m S = 1.5m S = 1.75m 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 D e ra ja t K o ns o lida si Ga bu ng an, Uto ta l (% ) Waktu Tunggu, t (minggu) S = 0.8m S = 1m S= 1.25m
S = 1.5m S = 1.75m