syntax-literate.v6i7.1532 E-ISSN: 2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 6, No. 7, Juli 2021

## ANALISIS  PENURUNAN  TANAH  DENGAN  PLAXIS  2D  DAN  3D  PADA PROYEK REKLAMASI BELAWAN

## Rudianto Surbakti
Universitas Medan Area (UMA) Medan Sumatera Utara, Indonesia Email: rudianto@staff.uma.ac.id

## Abstrak
Penurunan  tanah  adalah  masalah  yang  sering  ditemukan  pada  konstruksi  diatas tanah  lunak  selain  pergerakan  tanah  dan  pergeseran  tanah.  Tanah  dengan konsistensi  lunak  dan  memiliki  permeabilitas  rendah  akan  lambat  mengalirkan  air pori  dalam  tanah  sehingga  diperlukan  penanganan  khusus  untuk  mempercepat prosesnya.  Salah  satu  metode  untuk  mempercepat  proses  pengaliran  air  pori  pada tanah dasar yaitu dengan memberikan beban Preloading dan pemancang PVD (Pre- fabricated  Vertical  Drain). PVD  mampu  mempercepat  keluarnya  air  pori  tanah sehingga  proses  konsolidasi  bisa  berlangsung  lebih  cepat.  Data  harian  penurunan tanah  yang  terjadi  di  lapangan  dicatat  dari  settlement  plate  yang  dipasang  di lapangan. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan antara penurunan tanah yang dihitung menggunakan program Plaxis 2D dan 3D dibandingkan dengan penurunan yang tercatat pada settlement plate . Analisis menunjukkan bahwa besar penurunan  yang  terjadi  pada  Plaxis  2D  adalah  6,47  meter  dan  dari  analisis  Plaxis 3D  adalah  6,356  meter.  Penurunan  yang  terjadi  menurut  pengamatan settlement plate di  lapangan  adalah  6,32  meter.  Dapat  disimpulkan  bahwa  analisis  dengan menggunakan  Plaxis  3D  lebih  mendekati  penurunan  hasil  observasi  dibandingkan dengan menggunakan Plaxis 2D.
Kata  Kunci:  preloading ,  PVD (Pre-fabricated  Vertical  Drain), Plaxis,  penurunan tanah.

## Abstract
Land subsidence is a problem that is often found in construction on soft soil other than  displacement  and  disposition  of  soil.  Soil  with  a  soft  consistency  and  low permeability  will  slowly  drain  the  pore  water  in  the  soil  so  special  handling  is needed to speed up the process. One of the methods to speed up the process of pore water drainage in the subgrade is by applying the preloading load and staking the PVD  (Pre-fabricated  Vertical  Drain).  PVD  is  able  to  accelerate  the  discharge  of soil pore water so that the consolidation process can take place faster. Daily data of land subsidence that occurs in the field are recorded from the settlement plates installed  in  the  field.  This  analysis  aims  to  determine  the  comparison  between settlement of soil which  calculated using the Plaxis 2D and 3D program compared to the settlement  recorded on the settlement plate. The analysis shows that large of settlement that occurred in Plaxis 2D was 6.47 meters and from Plaxis 3D  analysis was 6.356 meters. While the settlement that occurred according to observations of
settlement plates in the field was 6,32 meters. It can be concluded that the analysis using  Plaxis  3D  is  closer  to  the  observation  settlement  compared  to  using  Plaxis 2D.
Keyword: preloading, PVD (Pre-fabricated Vertical Drain), Plaxis, settlement of soil.

## Pendahuluan
Sifat  tanah  lunak  yang  buruk  menyebabkan  diperlukannya  penelitian  mendalam mengenai potensi penurunan tanah yang terjadi. Faktor-faktor yang menyebabkan tanah lunak  memiliki  karakteristik  buruk  adalah  karena  tanah  ini  memiliki  kadar  air  yang tinggi, ukuran butiran yang kecil serta gradasi butiran yang buruk (Andriani, Yuliet, & Fernandez,  2012) .  Kadar  air  tanah  dapat  dikurangi  maka  daya  dukung  dan  sudut gesernya  dapat  ditingkatkan,  namun  proses  menurunkan  kadar  air  ini  menjadi  sulit dikarenakan permeabilitas tanah yang sangat rendah. Dikarenakan tanah lunak memiliki kuat geser rendah dan kompresibilitas tinggi, jika tidak diselidiki dengan seksama akan menyebabkan  ketidakstabilan  dan  penurunan  tanah  yang  berbahaya  bagi  konstruksi (Permukiman & Wilayah, 2002) .
Mengatasi  hal  ini  maka  perlu  dilakukan  penanganan  tanah  agar  air  tanah  dapat keluar  dan  tanah  dapat  terkompresi  sehingga  dapat  meningkatkan  daya  dukungnya. Penambahan  PVD  untuk  menaikkan  permeabilitas  tanah  dan  penambahan  beban preloading  merupakan  salah  satu  metode  yang  umum  digunakan  untuk  menangani tanah-tanah lunak. Metode pembebanan awal ( preloading ) dan drainase vertikal mampu untuk meningkatkan kekuatan geser tanah lunak dan mengeluarkan air pori dalam tanah (Xu, 2017) .
Metode  element  hingga  menggunkan  Plaxis  sangat  umum  digunakan  untuk menganalisa  masalah-masalah  geoteknik.  Dimana  progam  ini  mampu  menghitung  dan menganalisa  berbagai masalah  geoteknik  seperti  penurunan,  pergerakan  dan tegangan- tegangan  yang  beerja (Pertiwi,  2014) .  Program  ini  dirancang  untuk  dapat  melakukan pembuatan  geometri  yang  akan  dianalisa.  Berdasarkan  data  tanah  hasil  penyelidikan geoteknik dan laboratorium yang diperoleh dari lapangan dapat dihasilkan potensi besar penurunn yang akan terjadi (Rujikiatkamjorn, Indraratna, & Chu, 2008) .
Berapa  besar  penurunan  tanah  yang  terjadi  dapat  dihitung  dan  dianalisa  dengan finite  element  method yaitu  dengan  menggunakan software Plaxis  2D  dan  3D. Penurunan  sebenarnya  yang  terjadi  di  lapangan  dicatat  melalui  penurunan settlement plate yang  dipasang (Hird,  Pyrah,  Russell,  &  Cinicioglu,  1995) .  Hasil  perhitungan penurunan  tanah  dari  pemodelan  2D  dan  3D  dapat  dibandingkan  sehingga  diperoleh metode  mana  yang  paling  mendekati  penurunan  yang  sebenarnya  di  lapangan.  Masih menjadi perdebatan manakah yang lebih efisien dalam menggunakan Plaxis 3D atau 2D sebagai penentu besar penurunan yang akan terjadi di lapangan. Penelitian ini  bertujuan untuk  mengtahui  manakah software yang  paling  efektif  digunakan  dalam  perencanaan konstruksi  diatas  tanah  lunak.  Manfaat  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  memudahkan para  perencana  konstruksi  untuk  menentukan  manakah  antara  Plaxis  2D  dan  3D  yang paling  efisien  digunakan  dalam  perencanaan  proyek.  Analisis  ini  bertujuan  untuk
mengetahui perbandingan antara penurunan tanah yang dihitung menggunakan program Plaxis 2D dan 3D dibandingkan dengan penurunan yang tercatat pada settlement plate .

## Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  memodelkan  dimensi pekerjaan  reklamasi  serta  tahapan-tahapan  penimbunannya  dengan  menggunakan software Plaxis  2D  dan  3D.  Dimana  data-data  yang  diperlukan  untuk  proses  analisis data  diperoleh  dari  hasil  laboratorium  dan  pengujian  lapangan  yang  dilakukan  pada proyek tersebut.
Penelitian  ini,  yang  fokus  menjadi  tinjauan  penelitian  adalah  lokasi  reklamasi yang menggunakan metode pra-pembebanan yang digbungkan dengan pemasangan pre- fabricated vertical drain . Pekerjaan reklamasi ini akan berdampingan langsung dengan lokasi  pengerukan  alur  nelayan,  sehingga  pada  perhitungan  nantinya  harus memperhitungkan  kedalaman  pengerukan  yang  telah  dikerjakan,  hal  ini  dimaksudkan agar  hasil  perhitungan  yang  dilakukan  dapat  diperoleh  dengan  hasil  seakurat  mungkin (Sengul, Edil, & Ozaydin, 2017) .
Ada beberapa tahapan dalam proses analisis data yang dilakukan pada penelitian ini,  mulai  dari  analisa  hasil  pengujian  laboratorium  sampel  tanah  sampai  proses perhitungan  dengan  menggunakan  Plaxis  2D  dan  3D.  Sebagai  pembanding  antara perhitungan  Plaxis  2D  dan  3D  dengan  penurunan  sebenarnya  di  lapangan  digunakan data settlement plate S-13, yang mana lokasinya paling dekat dengan lokasi pengujian tanah di lapangan (Tjie-Liong, 2014) .
Gambar 1 Lokasi yang Dimodelkan dalam Penelitian Sumber: Penulis

## Gambar 2 Potongan Melintang Lokasi yang Dianalisis setelah Selesai Pekerjaan Preloading
Sumber: Penulis
Tahapan-tahapan  yang  dilakukan  pada  proses  penelitian  adalah  sebagai  berikut: Tahap  pertama,  pengumpulan  data  properties  tanah  dari  hasil  laboratorium,  data settlement  plate S-13,  data  properties  tanah  timbun  yang  digunakan,  dan  stratifikasi tanah  yang  diperoleh  dari  hasil  boring  BH-02.  Tahap  kedua:  perhitungan  waktu  dan tahapan  proses  penimbunan  yang  diambil  dari  data settlement  plate S-13,  mulai  dari galian  sand  replacement  sampai  dengan  elevasi  puncak  penimbunan.  Tahap  ketiga: perhitungan  efek smear  zone yang  diakibatkan  oleh  pemancangan pre-fabricated vertical  drain dengan  menggunakan  Mandrel.  Tahap  keempat:  perhitungan  waktu  dan kedalaman penurunan (konsolidasi) tanah dengan kombinasi pra-pembebanan dan PVD menggunakan Plaxis 2D dan 3D. Tahap kelima: membandingkan dan menganalisa  hasil perhitungan  dengan  realisasi  penurunan yang  terjadi  di  lapangan (Iskandar  &  Silalahi, 2018) .

## Hasil dan Pembahasan
Waktu  pelaksanaan  yang  dubutuhkan  untuk  setiap  tahapan  pekerjaan  lapangan dapat  diperoleh  dari  data  pengukuran  harian  yang terdapat  pada settlement  plate S-13. Dimana  pada  data settlement  plate selain  tercatat  penurunan  instrument  juga  tercatat penambahan elevasi tanah timbunan setiap harinya. Dari data ini diketahui  berapa lama waktu  yang  dibutuhkan  untuk  menaikkan  elevasi  timbunan  pada  setiap  tahapan pekerjaannya.  Dimana  tahapan-tahapan  pelaksanaan  pekerjaannya  adalah  sebagai berikut:
1. Tahap 1 : Pekerjaan galian tanah untuk penimbunan sand replacement selama 30 hari
2. Tahap 2 : Pekerjaan timbunan sand replacement selama 10 hari
3. Tahap 3: Pekerjaan timbunan underwater selama 3 hari
4. Tahap 4: pekerjaan timbunan above water selama 3 hari
5. Tahap 5: konsolidasi timbunan selama 6 hari
6. Tahap 6: pemasangan PVD dan settlement plate selama 10 hari.
7. Tahap 7: penimbunan preloading tahap 1 setinggi 1,5 meter selama 43 hari.
8. Tahap 8: penimbunan preloading tahap 2 setinggi 0,7 meter selama 1 hari.
9. Tahap 9: penimbunan preloading tahap 3 setinggi 2,6 meter selama 1 hari.
10. Tahap 10: penimbunan preloading tahap 4 setinggi 0,8 meter selama 1 hari.
11. Tahap 11: penimbunan preloading tahap 5 setinggi 1,1 m selama 7 hari.
12. Tahap 12: konsolidasi akhir timbunan selama 89 hari.
Memodelkan  pekerjaan  galian  dan  timbunan  agar  sesuai  dengan  kondisi sebenarnya  di lapangan,  ada  beberapa  kondisi  yang  harus  diperhatikan  yaitu:  pertama, initial  condition dimana  kondisi  penampang  belum  dilakukan  galian  untuk sand replacement .  Kedua,  kondisi  setelah  dilakukan  galian sand  replacement sebelum dilakukan  penimbunan,  pada  kondisi ini galian  terbuka akan menyebabkan  pergerakan tanah  menuju  galian  tersebut.  Ketiga,  kondisi  setelah  dilakukan  penimbunan sand replacement ,  reklamasi  dibawah  elevasi  air  laut  dan  reklamasi  diatas  elevasi  air  laut. Keempat,  kondisi  setelah  dipasangkan Pre-fabricated  Vertical  Drain (PVD)  dimana pada  kondisi  ini  PVD  yang  sudah  dimodelkan  diaktifkan  dan  tanah  akan  mengalami percepatan  penurunan  konsolidas  dan  kelima  kondisi  pada  saat  dilakukan preloading dimana  tahapan  penimbunannya  harus  sesuai  dengan  kondisi  sebenarnya  di  lapangan (Indraratna, Bamunawita, Redana, & McIntosh, 2003) .

## Gambar 3 Potongan Melintang Konstruksi yang Sudah Dimodelkan di Plaxis
Sumber: Penulis
Seluruh  tahapan  perhitungan  dimasukkan  ke  dalam  program  Plaxis  2D  dengan benar,  maka  program  dapat  melakukan  perhitungan.  Hasil output perhitungannya menunjukkan  bahwa  penurunan  vertikal  yang  terjadi  berada  dibawah  timbunan preloading adalah 6,615 meter, sedangkan pada titik tinjauan  yaitu lokasi pemasangan settlement  plate terjadi  penurunan  sebesar  -6.470  meter (Setyanto,  Zakaria,  &  Giwa, 2016) .

## Gambar 4 Penyebaran Penurunan pada Model Plaxis 2D
Sumber: Penulis
Hubungan  antara  waktu  pelaksanaan  pekerjaan  dengan  penurunan  yang  terjadi pada titik tinjauan settlement plate S-13 dapat dilihat pada grafik berikut ini:

## Gambar 5

## Grafik Hubungan Antara Vertical Displacement dengan Waktu di Titik Settlement

## Plate S-13
Sumber: Penulis
Sama halnya dengan permodelan dengan Plaxis 2D, pada Plaxis 3D langkah awal yang  harus  dilakukan adalah  memodelkan  geometri  tanah  yang  akan  dianalisis.  Model penampang lapisan tanah pada Plaxis 3D digambarkan 1 baris PVD dimana lebar model adalah  1,5  meter.  Sedangkan  panjang  permodelan  adalah  200  meter  untuk mengakomodir  keseluruhan  struktur  yang  ada  dilapangan  yaitu sand  replacement dan preloading (Li, Vaudel, Zhang, Ren, & Wen, 2019) . Tahapan-tahapan perhitungan yang sama  dengan  model  di  Plaxis  2D,  diperoleh  hasil  perhitungan  penurunan  di  Plaxis  3D adalah 6,356 meter dengan penyebaran penurunan tanah dasar seperti gambar berikut:

## Gambar 6 Penyebaran Penurunan Tanah pada Model Plaxis 3D
Sumber: Penulis
Grafik  penurunan  tanah  terhadap  waktu  pelaksanaan  pekerjaan  menunjukkan bagaimana  pola  penurunan  tanah  yang  terjadi.  Dari  grafik  terlihat  bahwa  ketika pekerjaan galian sand key , lapisan tanah di lokasi tinjauan mengalami penurunan akibat lateral  displacement .  Kemudian  lapisan  tanah  mengalami vertical  displacement pada saat sand  replacement ditimbun  pasir.  Vertical  Displacement  yang  terjadi  disebabkan oleh  adanya  tegangan  yang  diberikan  oleh  pasir  timbun  yang  menyebabkan terangkatnya lapisan-lapisan dengan tegangan yang lebih rendah (Ueng, 2012) .
Penurunan terjadi dengan lambat ketika PVD belum dipasang dan semakin cepat setelah  PVD  dipasang  menembus  lapisan  tanah  lunak.  PVD  mampu  menaikkan permeabilitas tanah  sehingga desipasi air posi semakin cepat. Masa tunggu preloading selama  89  hari,  grafik  penurunan  tanah  mulai  melambat  sampai  akhirnya  tidak  terjadi penurunan tanah lagi (Nguyen, Yun, & Kim, 2018) .

## Gambar 6
Grafik Hubungan Antara Vertical Displacement dengan Waktu Di Titik Settlement

## Plate S-13
Sumber: Penulis
Kedua  permodelan  yang  menggunakan  data-data  dan  karakteristik  tanah  yang sama,  namun  permodelan  pertama  menggunakan  program  Plaxis  2D  dan  permodelan kedua Plaxis 3D, diketahui bahwa penurunan tanah yang terjadi dari permodelan Plaxis
3D  lebih  dekat  dengan  penurunan  observasi  lapangan.  Hasilnya  seperti  tertera  pada tabel berikut:

## Tabel 1 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Penurunan Tanah
Permodelan Berdasarkan Settlement Plate (m) Prediksi Penurunan Perbedaan Penurunan Prediksi dengan Lapangan (cm) Persentasi Perbedaan Penurunan (%) PLAXIS 2D -6.320 -6.470 -15,036 2,379 PLAXIS 3D -6.356 -3.58 0.566 Sumbar: Penulis
Hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan (Hayati, 2019) menyimpulkan bahwa penurunan  hasil  pemodelan  Plaxis  3D  lebih  mendekati  aktual lapangan.  Hasil  tersebut senada  dengan  hasil  dari  penelitian  ini.  Plaxis  3D  juga  menunjukkan  pada  saat konsolidasi  akhir  selama  89  hari,  penurunan  tanah  tidak  terlalu  signifikan  dan  stabil. Plaxis  2D  menunjukkan  bahwa  penurunan  masih  relatif  besar  di  awal-awal  waktu konsolidasi  akhir (Napitupulu,  Roesyanto,  &  Iskandar,  2021) .  Perbandingannya  pola penurunan tanah hasil analisis Plaxis 2D dan 3D dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 7

## Perbandingan Pola Penurunan Model Plaxis 2D, Plaxis 3D dan Aktual Lapangan
Sumber: Penulis

## Kesimpulan
Penurunan  konsolidasi  menggunakan  pemodelan  Plaxis  3D  memberikan  hasil yang lebih mendekati keadaan sebenarnya di lapangan dibandingkan dengan pemodelan Plaxis 2D. Hasil perhitungan dan pola penurunan tanah dengan  Plaxis 3D lebih akurat dibandingkan  dengan  hasil  perhitungan  Plaxis  2D.  Plaxis  3D  lebih  mendekati  kondisi sebenarnya  dilapangan  dikarenakan  pergerakan  tanah  dianalisis  ke  sumbu  x,  y  dan  z yang  merupakan  gambaran  sebenarnya  lapangan.  Penelitian  berikutnya  dapat  diteliti efek  penggunaan  alat  pancang  PVD  ( smear  zone )  terhadap  permeabilitas  tanah  dasar terhadap besar penurunan tanah yang terjadi.

## BIBLIOGRAFI
Andriani,  Andriani,  Yuliet,  Rina,  &  Fernandez,  Franky  Leo.  (2012).  Pengaruh Penggunaan  Semen  sebagai  Bahan  Stabilisasi  pada  Tanah  Lempung  Daerah Lambung  Bukit  terhadap  Nilai  CBR  Tanah. Jurnal  Rekayasa  Sipil  (JRS-Unand) , 8 (1), 29–44. Google Scholar
Hayati,  Titi.  (2019). Analisis  Pengaruh  Smear  Zone  pada  Penurunan  dan  Waktu Konsolidasi Proyek Reklamasi Belawan Fase II dengan Plaxis 2D dan 3D . Medan: Universitas Sumatera Utara. Google Scholar
Hird, C. C., Pyrah, I. C., Russell, D., &  Cinicioglu, F. (1995). Modelling the effect of vertical drains in two-dimensional finite element analyses of embankments on soft ground. Canadian Geotechnical Journal , 32 (5), 795–807. Google Scholar
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. Google Scholar
Iskandar,  R.,  &  Silalahi,  S.  A.  (2018).  Soil  settlement  analysis  in  soft  soil  by  using preloading  system  and  prefabricated  vertical  draining  runway  of  Kualanamu Airport. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 309 (1), 1-8.
12024. IOP Publishing. Google Scholar
Li, Kai, Vaudel, Marc, Zhang, Bing, Ren, Yan, & Wen, Bo. (2019). PDV: an integrative proteomics data viewer. Bioinformatics , 35 (7), 1249–1251. Google Scholar
Napitupulu,  Melvi  Maulita,  Roesyanto,  Roesyanto,  &  Iskandar,  Rudi.  (2021).  Analisa Konsolidasi Di Area Non Sand-Key pada Areal Reklamasi Proyek Pengembangan Pelabuhan  Belawan-Phase  I  Menggunakan  Plaxis  2D  dan  3D. Syntax  Literate; Jurnal Ilmiah Indonesia , 6 (1), 311–320. Google Scholar
Nguyen,  Ba  Phu,  Yun,  Dae  Ho,  &  Kim,  Yun  Tae.  (2018).  An  equivalent  plane  strain model  of  PVD-improved  soft  deposit. Computers  and  Geotechnics , 103 ,  32–42. Google Scholar
Permukiman, Departemen, & Wilayah, Prasarana. (2002). Panduan Geoteknik 4 . Edisi Pertama,  Jakarta:  Departemen  Permukiman  dan  Prasarana  Wilayah. Google Scholar
Pertiwi, Dea. (2014). Persyaratan Perencanaan Geoteknik dan keGemPaan . Bandung: Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan Pengembangan Pusat. Google Scholar
Rujikiatkamjorn,  Cholachat,  Indraratna,  Buddhima,  &  Chu,  Jian.  (2008).  2D  and  3D numerical  modeling  of  combined  surcharge  and  vacuum  preloading  with  vertical drains. International Journal of Geomechanics , 8 (2), 144–156. Google Scholar
Sengul,  Tayfun,  Edil,  Tuncer,  &  Ozaydin,  Kutay.  (2017).  Laboratory  determination  of smear and transition zones due to prefabricated vertical drain installation. Marine Georesources & Geotechnology , 35 (7), 895–904. Google Scholar
Setyanto,  Setyanto,  Zakaria,  Ahmad,  &  Giwa,  Permana.  (2016).  Analisis  Stabilitas Lereng  dan  Penanganan  Longsoran  Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga  Plaxis V. 8.2 (Studi Kasus: Ruas Jalan Liwa–Simpang Gunung Kemala STA. 263+ 650). Journal Rekayasa , 20 (2), 119–138. Google Scholar
Tjie-Liong,  Gouw.  (2014).  Common  mistakes  on  the  application  of  Plaxis  2D  in analyzing  excavation  problems. International  Journal  of  Applied  Engineering Research , 9 (21), 8291–8311. Google Scholar
Ueng,  T.  S.  (2010).  Shaking  table  tests  for  studies  of  soil  liquefaction  and  soil-pile interaction. Geotechnical Engineering , 41 (1), 77-104. Google Scholar
Xu,  Binbin.  (2017).  Influence  of  Surcharge  Preloading  Improvement  on  Surrounding Environment  Based  on  Plaxis  3D. IOP  Conference  Series:  Earth  and Environmental Science , 100 (1), 1-6. 12108. IOP Publishing. Google Scholar
Copyright holder: Rudianto Surbakti (2021)
First publication right: Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: