Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats

## Analisis Rembesan Terhadap Bahaya Piping Pada Bendungan Way Sekampung
Rio Aditomo M. Putra 1,* , Andius D. Putra 2 , Endro P. Wahono 2
Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia, Bandar Lampung 1 , Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Bandar Lampung 2 Koresponden*, Email: rioaditomo@teknokrat.ac.id
Info Artikel Abstract
Diajukan                27 Desember 2021
Diperbaiki             16 Juni 2022 Disetujui               14 November 2022 Keywords: seepage, piping, embankment dam, curtain grouting, upstream blanket
Piping due to internal erosion can lead to structural failure of the embankment dam. The initial piping which is formed at downstream-toe side of the dam is influenced by the critical gradient of the material (I c ) and the exit gradient (I e ). Piping will start to form if the ratio of these two parameters  exceeds  a  certain  limit.  In  addition, to reduce the  risk  of  piping  formation, the allowable seepage discharge is not more than 1% of the annual average discharge of  water entering the dam. Based on these conditions, this research discussed on related matters namely seepage discharge and piping safety factor at downstream-toe side of the dam in condition of both with and without foundation improvement. The Geostudio Seep/W software was used as an analysis tool based on design of Way Sekampung Dam. Several cases of simulations have been identified based on  the combination  of typical cross-sections and different  foundation improvement methods (curtain grouting and upstream blanket). The result of the analysis has exhibit that all cases have met the requirements of seepage discharge and piping safety factors.
Kata kunci: rembesan, piping , bendungan urugan, curtain grouting, upstream blanket

## Abstrak
Piping akibat  erosi  internal  dapat  menyebabkan  kegagalan  struktur  pada  bendungan urugan. Pembentukan piping yang dimulai pada bagian hilir kaki bendungan dipengaruhi oleh  gradien  kritis  material  ( I c )  dan  gradien  hidrolik  keluaran  ( I e ).  Nilai  perbandingan kedua parameter tersebut apabila melampaui batas tertentu dapat memicu terbentuknya piping . Selain itu, untuk mengurangi risiko terbentuknya piping maka debit rembesan yang diizinkan  adalah  tidak  lebih  dari  1%  rerata  tahunan  debit  air  sungai  yang  masuk  ke bendungan. Berdasarkan kondisi tersebut, penelitian ini mengkaji nilai debit rembesan dan nilai faktor keamanan piping di bagian hilir kaki bendungan pada kondisi fondasi tanpa perbaikan dan dengan perbaikan. Perangkat lunak Geostudio Seep/W digunakan sebagai alat analisis dengan merujuk pada desain Bendungan Way Sekampung. Beberapa skenario yang disimulasikan merupakan kombinasi dari segmen tipikal penampang melintang dan metode  perbaikan  fondasi  yang  berbeda  ( curtain  grouting dan upstream  blanket ).  Hasil analisis  menunjukkan  bahwa  seluruh  skenario  telah  memenuhi  persyaratan  debit rembesan dan faktor keamanan piping .

## 1. Pendahuluan
Bendungan  memiliki  struktur  yang  unik  karena  selain dari skala ukuran dan berbagai macam tipenya, bendungan juga  memiliki  keterkaitan  yang  spesifik  terhadap  aspek hidrologi  dan  geologi  di  lapangan.  Salah  satu  penyebab utama  kegagalan  bendungan  adalah  erosi  internal  pada timbunan atau fondasinya [1], [2]. Aliran rembesan dalam hal tertentu dapat diizinkan terjadi pada bendungan, namun pada kondisi tertentu dapat menimbulkan terjadinya erosi internal yang menginisiasi terbentuknya piping . Berdasarkan kondisi tersebut maka penelitian ini mengkaji hal terkait seperti nilai debit rembesan dan nilai faktor keamanan piping di bagian hilir  kaki  bendungan  pada  kondisi  fondasi  tanpa  perbaikan dan  dengan  perbaikan.  Penelitian  ini  dilaksanakan  ketika bendungan  belum  beroperasi  yaitu  pada  saat  bendungan masih  dalam  masa  konstruksi.  Skenario  pemodelan
bendungan disimulasikan menggunakan software Geostudio Seep/W untuk mendapatkan prediksi pola aliran rembesan.

## Fenomena Piping
Erosi  internal  merupakan  peristiwa  terpisahnya  partikel butiran  di  dalam  massa  tanah  akibat  energi  dari  aliran  air tanah  sehingga  partikel  butiran  tersebut  berpindah  tempat [3]. Erosi internal yang terjadi secara bertahap dapat menye- babkan  terbentuknya piping atau  lubang  besar  pada  tubuh bendungan maupun fondasi bendungan. Data statistik yang diberikan oleh ICOLD ( International Commission on Large Dams )  menunjukkan  bahwa piping merupakan  penyebab dari 46% bendungan yang mengalami kegagalan [1].
Apabila  ditinjau  dari  proses  awal  pembentukan  maka erosi internal dapat berupa suffusion , concentrated leak dan
Rio Aditomo Mahardika Putra dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 20, Nomor 4, November 2022 (439-448) 440
backward  erosion . Suffusion merupakan  fenomena  berpin- dahnya butiran kecil akibat aliran rembesan secara bertahap melalui  rongga  pori  di  antara  butiran  yang  lebih  besar, sehingga  butiran  kecil  atau  halus  tersebut  meninggalkan matriks tanah semula [4]. Piping yang terbentuk dari feno- mena concentrated leak disebabkan oleh keberadaan lubang atau  retakan  yang  sudah  ada  sebelumnya  [5].  Lubang  atau retakan  tersebut  dapat  disebabkan  oleh  adanya  perbedaan tingkat  penurunan  massa  tanah  akibat  pemadatan  yang kurang baik ataupun berasal dari galian hewan pengerat dan pertumbuhan akar pohon. Area batas antara bangunan penun- jang (terowongan, saluran pipa, dan lain lain) dengan massa tanah  berpotensi  menimbulkan  retakan  dan  membentuk mekanisme concentrated leak . Awal pembentukan backward erosion terjadi pada permukaan bebas di hilir kaki bendungan kemudian  berlanjut  ke  arah  berlawanan  aliran  rembesan menuju  bagian  hulu  melalui  area  fondasi  bendungan  [6] . Dibutuhkan  metode  yang  berbeda  untuk  meneliti  masing- masing mekanisme pembentukan awal piping. Berdasarkan perbedaan mekanisme awal pembentukan piping dan batasan input yang diberikan oleh software Geostudio Seep/W, maka pembahasan  pada  penelitian  ini  akan  berkaitan  dengan mekanisme backward erosion (Gambar 1) . Opini  tentang  inisiasi  pembentukan piping yang berkembang pada akhir abad lalu yaitu merupakan hubungan antara  nilai  gradien  kritis  material  ( I c )  dan  nilai  gradien hidrolik  keluaran  ( I e )  di  posisi  tertentu.  Namun  hubungan tersebut  memiliki  kondisi  syarat  atau  parameter  lain  yang harus terpenuhi. Parameter yang berpengaruh tersebut seperti tegangan efektif [7], [8]; distribusi ukuran material [9], [10]; sudut  rembesan,  derajat  kepadatan,  dan  tingkat  kecepatan rembesan  [11].  Mekanisme  terjadinya piping sangat kompleks, tidak mudah terlihat sehingga tidak mudah untuk diartikan [12]. Piping tidak akan terjadi terkecuali jika ada titik keluaran dimana air dapat keluar melalui titik tersebut dan  meninggalkan  massa  tanah  yang  dilaluinya  kemudian ikut membawa partikel tanah yang dilalui sebelumnya.
Terlepas  dari  penjelasan  tersebut,  penelitian  ini  akan mengacu pada peraturan “Metode Analisis dan Cara Pengen- dalian Rembesan Air untuk Bendungan Tipe Urugan” [13]. Peraturan tersebut menyebutkan bahwa pembentukan piping yang dimulai pada bagian hilir kaki bendungan dapat terjadi apabila perbandingan gradien kritis material ( I c ) dan gradien hidrolik  keluaran  ( I e )  nilainya  <  (kurang  dari)  4  (empat). Selain itu, mengacu pada “Pedoman Grouting untuk Bendu- ngan”  [14]  maka  besar  debit  rembesan  bendungan  yang diizinkan  adalah  tidak  boleh  lebih  dari  1%  rerata  tahunan debit air sungai yang masuk ke bendungan.
Karakteristik Objek Penelitian
Objek  penelitian  ini  menggunakan  model  Bendungan Way  Sekampung  yang  berada  di  Kabupaten  Pringsewu, Provinsi  Lampung.  Bendungan  tersebut  termasuk  tipe bendungan urugan batu zonal dengan inti kedap tegak, tinggi elevasi puncak = 55.0 m dari elevasi dasar, dan tinggi statis air  yang  direncanakan  =  49.0  m.  Bendungan  Way Sekampung dibangun  dengan  tujuan  agar inflow dari  DAS Way  Sekampung  di  hilir  Bendungan  Batutegi  dapat dimanfaatkan  secara  optimal  untuk  penyediaan  air  irigasi seluas  72.707  ha,  penyediaan  air  baku  sebesar  2.282  l/det, PLTM  dengan  kapasitas  terpasang  sebesar  2,7  MW,  serta pengembangan parawisata [16].
Hasil  uji  di  lapangan  menunjukkan  fondasi  Bendungan Way Sekampung yang berupa lapisan batupasir tuff, breksi, dan kuarsit secara umum memiliki nilai kelulusan air berkisar antara 10 sampai 20 Lugeon [16]. Apabila hasil uji kelulusan air di lapangan menunjukkan nilai < (kurang dari) 1 Lugeon, maka tidak diperlukan perbaikan fondasi [17]. Berdasarkan hasil  tersebut  maka  diperlukan  perbaikan  pada  fondasi bendungan  untuk  mengurangi  kemungkinan  terbentuknya piping serta  kemungkinan  terjadinya  debit  rembesan  yang berlebihan.
(a) (b)
Gambar  1 . Backward  erosion  piping [15]:  (a)  Aliran rembesan  (arah  panah)  ke  arah  hilir  memicu  awal pembentukan piping di  kaki  hilir;  (b)  Proses piping (arah panah) berlanjut dari bagian hilir ke hulu.
Gambar 2 . Lokasi penelitian AS BENDUNGAN LOKASI SKALA 1:13.000
Gambar 3 . Bendungan urugan zonal inti tegak [17].

## Alternatif Penanganan Fondasi Bendungan
Alternatif  penanganan  fondasi  pada  penelitian  ini dilakukan  dengan  metode curtain  grouting dan  metode upstream  blanket. Pemilihan  metode curtain  grouting dimaksudkan  untuk  menyesuaikan  kondisi  aktual  yang diterapkan  pada  Bendungan  Way  Sekampung.  Sedangkan pemilihan  metode upstream  blanket adalah  berdasarkan pertimbangan  unsur  kemudahan  aplikasi  di  lapangan  serta kecenderungan kebutuhan biaya konstruksi yang lebih kecil bila  dibandingkan  dengan  metode curtain  grouting. Efektivitas grouting akan  sangat  bergantung  pada  kondisi geologi  dan  metode  pelaksanaan.  Hasil  observasi  pada efektivitas  pelaksanaan  metode curtain  grouting pada Bendungan Three  Gorges di  China,  menunjukkan  bahwa gaya angkat pada bagian hilir bendungan berkurang setelah aliran  air  melalui  konstruksi curtain grout [18]. Hal  ini berarti curtain grout berpengaruh terhadap debit rembesan di bawah tubuh bendungan.
Keberhasilan metode upstream blanket bergantung pada panjang, tebal, dan koefisien permeabilitas material blanket , serta stratifikasi dan koefisien permeabilitas lapisan fondasi dimana material blanket diterapkan. Pada penelitian dengan menggunakan pemodelan Artificial Neural Networks (ANN), tebal optimal material blanket yang disarankan yaitu sekitar 0.5 m sampai dengan 1 m, dan panjang optimal sebesar empat kali  tinggi total  head [19] . Hasil  penelitian  di  Bendungan Shiwashok  Kurdistan  Iraq,  menunjukkan  bahwa  tebal optimal blanket yaitu 1 m sampai dengan 1.5 m dan panjang optimal  sebesar  empat  kali  tinggi total  head [20].  Hasil penelitian  pada  Bendungan  Shiwashok  juga  menemukan bahwa ketebalan blanket lebih dari 1.5 m sudah tidak efektif untuk  mengurangi  rembesan  dan  tekanan  air  pori.  Peneliti lain  juga  menyarankan  tebal  optimal blanket antara  0.5  m sampai  dengan  1.0  m  dan  menyebutkan  bahwa  panjang blanket kurang  dari  empat  kali  tinggi total  head memiliki pengaruh  yang  signifikan,  namun  panjang  lebih  dari  itu pengaruhnya tidak terlalu efektif [21].

## 2. Metode

## Persamaan Dasar
Persamaan Darcy dianggap sebagai salah satu persamaan dalam  hubungan  antara  aliran  air  dan  tanah.  Hukum  ini meninjau  aliran  air  yang  melalui  filter  atau  saringan  pasir sehingga memiliki formula seperti Persamaan 1.
v = k. i (1) 𝑖 = (2)
Keterangan: v = kecepatan air rembesan (cm/s) i = gradien hidrolik (dimensionless) k = koefisien permeabilitas (cm/s) Δ h = selisih tinggi energi total kedua titik
(hulu dan hilir) (m)
L = jarak antara kedua titik (hulu dan hilir) (m)
Kehilangan tekanan yang terjadi pada percobaan Darcy adalah sebagai akibat perbedaan tinggi energi total ( Δh ) pada titik a dan b (Gambar 4) . Pada titik a dan b,  tegangan air ditentukan  dengan  mengukur  ketinggian  air  di  dalam  pipa yang  dipasang  pada  kedua  titik  tersebut.  Ketinggian  ini disebut tinggi energi total ( h ). Tinggi energi total terdiri atas dua bagian, yaitu tinggi energi elevasi ( h p ) ditambah tinggi energi  tekanan  ( h e ) .  Persamaan  tinggi  energi  dapat  ditulis seperti pada persamaan 3.
ℎ = 𝑦 + (3)
Keterangan: h = tinggi energi total ( total head) (m) y = ketinggian titik terhadap suatu datum (m) p = tekanan air pori di titik y (kN/m 2 ) γ= berat volume air (kN/m 3 )
Faktor keamanan terhadap bahaya piping dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 4.
𝐹𝐾 = ≥ 4 (4) 𝐼 = (5)
Keterangan:
FK = faktor keamanan piping (dimensionless) I c = gradien kritis material fondasi (dimensionless) I e = gradien hidrolik keluaran (dimensionless)
G s = berat jenis (dimensionless)
e = angka pori (dimensionless)
Rio Aditomo Mahardika Putra dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 20, Nomor 4, November 2022 (439-448) 442
Gambar  4 .  Ilustrasi  aliran  rembesan  air  akibat  kehilangan tinggi tekan ( Δh ) [22].
Nilai gradien hidrolik yang menjadi fokus penelitian ini adalah pada titik keluaran rembesan (exit gradient) di bagian hilir kaki bendungan. Exit gradient (I e ) adalah nilai gradien hidrolik yang menggambarkan perbedaan tinggi energi total pada zona permukaan di kaki hilir dekat lereng hilir bendu- ngan yang memiliki potensi untuk merembeskan air keluar ke  permukaan  terbuka  [23].  Faktor  keamanan  minimum untuk desain diambil minimal 4 (empat) untuk mencegah hal yang  tidak  diperhitungkan  dalam  tahap  desain,  misalnya pengaruh heterogenitas tanah, penurunan kualitas tanah yang merupakan fungsi dari waktu [24] .
Analisis rembesan dapat dilakukan dengan memodelkan aliran  air  tanah  sebagai  aliran  tunak.  Aliran  tunak  dapat diperoleh  bila  pemodelan  aliran  diberikan  batasan  tertentu seperti  tanah  jenuh  penuh,  gradien  tekanan  tidak  berubah, massa tanah dan tingkat aliran itu sendiri juga konstan. Aliran rembesan melalui material tanah homogen dan isotropis pada kondisi  tunak  dapat  direpresentasikan  melalui  Persamaan Laplace pada persamaan 6 [22].
𝑘 +   𝑘 = 0 (6)
Pemodelan  2-D  dengan  metode  elemen  hingga  pada software Geostudio  Seep/W dapat  digunakan  untuk menyelesaikan  Persamaan  Laplace.  Dengan  memberikan sifat fisis tubuh maupun fondasi bendungan dan kondisi batas tertentu, pemodelan ini dapat digunakan untuk menentukan gradien hidrolik dan jumlah debit rembesan.

## Penentuan Segmen Penampang
Fondasi  Bendungan  Way  Sekampung  bertumpu  pada batuan  batupasir  tuff,  breksi,  dan  kuarsit  ( Gambar  5 ). Penelitian  ini  menggunakan  segmen  penampang  tipikal
Bendungan  Way  Sekampung  yaitu  pada  penampang melintang  BD-3 (Gambar  6) .  Penampang  BD-3  memiliki elevasi dasar 75.00 m yang berada pada batuan kuarsit.

## Parameter Dasar Pemodelan
Parameter dasar yang digunakan merupakan hasil analisis data sekunder berupa koefisien permeabilitas (k) , berat jenis ( G s ), kadar air jenuh ( w s ), dan angka pori ( e ). Tabel 1 . Parameter tubuh dan fondasi bendungan Material k (cm/s) w s (%) G s e Inti 1 x 10 -6 34.0 - - Filter Halus 5 x 10 -3 6.5 - - Filter Kasar 1 x 10 -2 4.0 - - Batu 1 x 10 -1 4.0 - - Rip-Rap 1 x 10 -1 5.6 - - Tuff 5 x 10 -4 21.28 2.555 1.17 Breksi 5 x 10 -5 29.41 2.289 1.04 Kuarsit 5 x 10 -4 22.35 2.671 0.69 Schist 5 x 10 -5 6.88 2.671 0.2

## Parameter Metode Perbaikan Fondasi
Curtain grout atau tirai sementasi pada calon Bendungan Way Sekampung dibuat tepat di bawah alas zona kedap air tubuh  bendungan.  Pengelola  Bendungan  Way  Sekampung telah  menetapkan  kedalaman  lubang  bor curtain  grouting bervariasi  dari  30  meter  sampai  dengan  35  meter.  Sebagai perkiraan yang sangat umum, untuk menentukan kedalaman curtain grout [17] dapat digunakan Persamaan 7.
𝑑 =  ℎ + 𝑐
(7)
Keterangan:
d = kedalaman curtain grout (m); h = ketinggian statis air (m); c = koefisien (8 sampai dengan 20)
Dengan  menggunakan  Persamaan  7,  maka  perkiraan kedalaman curtain  grout yang  efektif  di  Bendungan  Way Sekampung secara teori empiris adalah 25.0 m ( c min. = 8) sampai  dengan  37.0  m  ( c maks.  =  20).  Pada  penelitian  ini ditetapkan  tiga  parameter  ukuran  kedalaman curtain  grout yang  akan  digunakan  pada  pemodelan  yaitu:  (1)  Ukuran minimal secara teori empiris = 25.0 m; (2) Ukuran minimal riil  pada  Bendungan  Way  Sekampung  =  30.0  m;  dan  (3) Ukuran  maksimal riil  pada Bendungan  Way  Sekampung  = 35.0  m.  Parameter  kedalaman  25.0  m  ditetapkan  meng- gunakan  teori  empiris  dengan  nilai  c  =  8  (minimal). Sedangkan untuk parameter kedalaman 30.0 m dan 35.0 m ditetapkan  berdasarkan  kedalaman  riil  minimal  dan  mak- simal di lapangan.
Gambar 5. Penampang geologi memanjang as bendungan [16].
Keterangan: 1 = Inti kedap; 2 = Filter halus; 3 = Filter kasar; 4 = Urugan batu; 5 = Rip-rap; TF = Tuff; BR = Breksi; KW = Kuarsit; SK = Schist
Gambar 6. Penampang melintang BD-3 sebagai penampang tipikal.
Pada  hakikatnya  perbaikan  fondasi  dengan  metode curtain grouting mempunyai kelemahan-kelemahan, bahkan pelaksanaan  perbaikan  fondasi  tersebut  hasilnya  tak  dapat diketahui  secara  pasti,  sehingga  seberapa  jauh  jangkauan suatu  sementasi  pada  perbaikan  fondasi  tak  dapat  diukur
secara pasti. Peningkatan kekedapan air pada metode curtain grout akan berbeda pada setiap lapisan karena permeabilitas dan  ketebalan  dari  setiap  lapisan  mempunyai  nilai  yang berbeda
Keterangan:
A – A = Penampang Melintang BD-3 (penampang tipikal)
A
A
Rio Aditomo Mahardika Putra dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 20, Nomor 4, November 2022 (439-448) 444
Berdasarkan penilaian subjektif dan kualitatif maka efek- tivitas grouting dapat  digolongkan  sesuai Tabel  2. Berda- sarkan  tabel  tersebut maka  nilai  efektivitas grouting pada penelitian  ini  diasumsikan  sebesar  90%  (baik),  sehingga dengan menggunakan Persamaan 8 dari “Pedoman Grouting untuk Bendungan” [14], maka permeabilitas batuan fondasi setelah grouting dapat  dilihat  pada Tabel 3 .  Nilai  tersebut digunakan  sebagai  nilai  koefisien  permeabilitas curtain grouting pada pemodelan di penelitian ini.
𝑘 = ( ) . (8)
Keterangan:
Efs = Efektivitas grouting dalam persen (%)
k g = Kelulusan air sesudah grouting (cm/s)
k = Kelulusan air sebelum grouting (cm/s)
Pada kondisi dimana lapisan batuan yang kedap air terlalu dalam sehingga aplikasi metode curtain grouting akan lebih sulit  dan  membutuhkan  biaya  konstruksi  yang  lebih  besar, maka  metode upstream  blanket dapat  dipertimbangkan. Bahan yang digunakan untuk material upstream blanket pada penelitian ini direncanakan sama dengan material pada zona inti  kedap  tubuh  bendungan,  sehingga  memiliki  nilai koefisien permeabilitas 1 x 10 -6 cm/s.
Berdasarkan  kajian  literatur  pada  penelitian  terdahulu [19]–[21] maka parameter tebal blanket yang digunakan pada penelitian ini yaitu 1.0 m, dengan variasi dimensi panjang: (1) 110 m, yaitu < empat kali tinggi total head ; (2) 160 m, yaitu = empat kali tinggi total head ; dan (3) 210 m, yaitu > empat kali tinggi total head .
Tabel 2 . Efektivitas Grouting [25] Efektivitas Grouting (%) Pengaruh Grouting >90 Sangat Baik 60-90 Baik 30-60 Sedang 10-30 Kurang <10 Buruk Tabel 3 . Permeabilitas fondasi sebelum dan setelah grouting Material Permeabilitas sebelum grouting k (cm/s) Permeabilitas setelah grouting k (cm/s) Tuff 5 x 10 -4 5 x 10 -5 Breksi 5 x 10 -5 5 x 10 -6 Kuarsit 5 x 10 -4 5 x 10 -5 Schist 5 x 10 -5 5 x 10 -6
(a) Skenario 4; metode curtain grouting kedalaman 35.0 m
(b) Skenario 7; metode upstream blanket panjang 210.0 m
Gambar 7. Visualisasi pemodelan tubuh dan fondasi bendungan menggunakan Geostudio Seep/W
Distance 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 E le va tio n 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Distance 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 E le va tio n 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Materials 1. Schist 2. Kuarsit
3. Breksi 4. Tuff 5. Inti 6. Filter Halus 7. Filter Kasar 8. Urugan Batu 9. Kuarsit Grout 90. Schist Grout
Curtain Grout Materials 1. Schist 2. Kuarsit 3. Breksi 4. Tuff 5. Inti 6. Filter Halus 7. Filter Kasar 8. Urugan Batu Upstream Blanket

## Kombinasi Skenario Pemodelan
Berdasarkan  kombinasi  dari  penampang  tipikal  dan alternatif  metode  perbaikan  fondasi  yang  berbeda  ( curtain grouting  dan  upstream  blanket )  maka  dihasilkan  sejumlah tujuh  skenario  pemodelan (Tabel  4) .  Seluruh  skenario pemodelan tersebut disimulasikan menggunakan Geostudio/ Seep W dengan memberikan kondisi batas tertentu. Gambar 7a. merupakan visualisasi  skenario  pemodelan  perbaikan fondasi  pada  penampang  tipikal  Bendungan  Way Sekampung dengan ukuran kedalaman curtain grouting 35.0 m. Sedangkan Gambar 7b. merupakan visualisasi skenario pemodelan  perbaikan  fondasi  dengan  ukuran  panjang upstream blanket 210.0 m.
Tabel 4 . Kombinasi skenario pemodelan Perbaikan Fondasi Parameter Perbaikan Pemodelan Tidak ada Tidak ada Skenario 1 Curtain Grouting; Lebar 4.0 m Kedalaman 25 m Skenario 2 Kedalaman 30 m Skenario 3 Kedalaman 35 m Skenario 4 Upstream Blanket; Tebal 1.0 m Panjang 110 m Skenario 5 Panjang 160 m Skenario 6 Panjang 210 m Skenario 7
3. Hasil dan Pembahasan Debit Rembesan
Output pada Geostudio  Seep/W berupa  debit  rembesan per meter lebar (debit flux = q f ) yang melalui bagian tubuh dan  fondasi  bendungan.  Sehingga  untuk  mengetahui  total debit rembesan ( Q r ) dapat digunakan Persamaan 9 dan 10.
𝑄 =   𝑞  𝑥 𝐵 (9) 𝐵 =
(10)
Keterangan:
Q r = Total debit rembesan (m 3 /s) q f = Debit rembesan flux (m 3 /s per meter lebar) B Ek = Lebar ekivalen penampang bendungan
A = Luas penampang memanjang bendungan = 12,855m 2 (data sekunder)
H = Tinggi bendungan (m)
Langkah awal perhitungan debit rembesan adalah dengan menentukan nilai debit rembesan per meter lebar (debit flux =  q f )  pada  sebuah  garis  tinjauan  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 8 , selanjutnya dapat digunakan Persamaan 9. Debit inflow rata-rata tahunan Bendungan Way Sekampung adalah ( Qi) 9.5  m 3 /s.  Besarnya  debit  rembesan  yang  melalui
bendungan ( Q r ) harus lebih kecil dari 1% dari debit inflow rata-rata tahunan yang masuk ke waduk ( Q i ), sehingga Q r < 0.01 Q i ; 0.01 Q i = 0.095 m 3 /s.
Analisis  debit  rembesan  menggunakan  pemodelan elemen  hingga  merupakan  pendekatan  praktis  terhadap keadaan sebenarnya oleh karena itu nilai yang didapat bukan merupakan  nilai  aktual  yang  persis  dengan  keadaan  di lapangan.  Hasil  analisis  debit  rembesan  masing-masing skenario  ditunjukkan  pada Tabel  5 .  Dari  tabel  tersebut terlihat bahwa debit rembesan terkecil terjadi pada Skenario 4 (metode curtain grouting ; parameter kedalaman 35.0 m), dengan  nilai  0.0039968  m 3 /s  dan  persentase  penurunan sebesar 65.03 %.
Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 5 , seluruh skenario pemodelan  telah  memenuhi  persyaratan  debit  rembesan maksimum  yang  diizinkan  yaitu Q r <  1% Q i (0.095  m 3 /s), termasuk  penampang  melintang  tanpa  perbaikan  fondasi. Namun  demikian,  “Pedoman Grouting untuk  Bendungan” [14] juga mensyaratkan perbaikan dengan metode grouting untuk  calon  fondasi  bendungan  yang  memiliki  nilai kelulusan air > 1 Lugeon (Tabel 6) . Berdasarkan hal tersebut maka  pada  keadaan  riil  di  lapangan  pelaksana  proyek bendungan  tetap  melakukan  perbaikan  fondasi  metode curtain grouting untuk menjamin kualitas fondasi.
Gambar 8 . Garis tinjauan debit rembesan
Tabel 5 . Hasil perhitungan debit rembesan
Skenario q f (m 3 /s/m) Q r (m 3 /s) Persentase penurunan ( Q r ) (%) 1 4.89x10 -5 11.43x10 -3 0.00 2 1.79x10 -5 4.18x10 -3 63.39 3 1.75x10 -5 4.09x10 -3 64.21 4 1.71x10 -5 3.99x10 -3 65.03 5 1.93x10 -5 4.51x10 -3 60.53 6 1.84x10 -5 4.30x10 -3 62.37 7 1.8x10 -5 4.20x10 -3 63.19
Rio Aditomo Mahardika Putra dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 20, Nomor 4, November 2022 (439-448) 446
Tabel 6 . Hubungan nilai Lugeon dan keperluan grouting [14] Nilai Lugeon Deskripsi 1 Derajat permeabilitas pada fondasi yang ketat
(tight) dan hampir tidak perlu di- grout.
3
Fondasi perlu sedikit di- grout , apabila ditempati bendungan beton, air waduknya sangat berharga, atau memiliki kecenderungan terbentuk piping.
5 Perlu dijamin dengan grouting yang ekstensif
untuk bendungan beton atau grouting regional untuk bendungan urugan tanah atau batu.
10 Perlu dijamin dengan grouting untuk semua
tipe bendungan. 20 Tapak yang sangat berkekar-kekar dengan bukaan kekar relatif kecil. 100 Tapak yang sangat berkekar-kekar dengan bukaan kekar relatif kasar. Dapat pula pada fondasi dengan kekar jarang, namun bukaannya sangat lebar.

## Faktor Keamanan Piping
Fokus  penelitian  ini  adalah  bahaya piping yang  dapat terjadi  pada  fondasi  bendungan  melalui  mekanisme backward  erosion .  Pada  permulaannya, backward  erosion piping didahului  oleh  proses boil (pendidihan)  pada permukaan zona hilir kaki bendungan sebagai penanda erosi internal  yang  sedang  berlangsung  [9],  [15],  [23],  [26]. Berdasarkan  hal  tersebut  maka  nilai  gradien  hidrolik  yang ditinjau  hanya  pada  area  tertentu  pada  zona  titik  keluaran rembesan yaitu pada jarak ± 10.0 m ke arah hilir dari lereng hilir bendungan.
Ilustrasi  zona  titik  keluaran  rembesan  di  hilir  kaki bendungan  dapat  dilihat  pada Gambar  9. Nilai  gradien hidrolik  yang  digunakan  yaitu  nilai  maksimum  pada  arah sumbu Y dan XY (Tabel  7) . Dengan  menggunakan Persamaan 5, maka nilai gradien kritis material ( I c ) fondasi breksi adalah 0.631, sehingga berdasarkan Persamaan 4 nilai FK piping Skenario 1 adalah:
𝐹𝐾 = = . . = 15.17  ≥ 4 …….. ok!
Hasil  perhitungan FK  piping pada  seluruh  skenario lainnya  dapat  dilihat  pada Tabel 8. Nilai FK  piping pada fondasi  tanpa  perbaikan  telah  memenuhi  syarat ( FK  >  4 ) sehingga  perbaikan  yang  dilakukan  akan  semakin menurunkan  risiko  terbentuknya piping pada  fondasi . Berdasarkan  hasil  analisis  tersebut, seluruh  skenario pemodelan  telah  memenuhi  persyaratan  faktor  keamanan
terhadap piping. FK piping terbesar terjadi pada Skenario 7 (metode upstream blanket ; parameter panjang blanket 210.0 m)  dengan  nilai  36.01  dan  persentase  peningkatan  sebesar 137.37 %.
Gambar 9 Tinjauan gradien keluaran Skenario 1
Tabel 7 Gradien keluaran (I e ) maksimum Skenario 1 Nodal  Jarak (m) XY- Gradien Y- Gradien Gradien Maksimum ( I e ) 3108 0.0000 0.0416 0.0275 0.0416 3131 2.8929 0.0338 0.0338 3155 5.7857 0.0328 0.0328 3180 8.6786 0.0320 0.0320 3203 11.571 0.0313 0.0313 Tabel 8 Hasil perhitungan faktor keamanan piping Skenario I e maksimum FK piping Persentase peningkatan (FK) (%) 1 0.0416 15.17 0.00 2 0.0201 31.35 106.64 3 0.0194 32.53 114.40 4 0.0186 33.88 123.32 5 0.0186 33.91 123.54 6 0.0179 35.22 132.17 7 0.0175 36.01 137.37

## 4. Simpulan
Pada kondisi riil di lapangan, pengelola Bendungan Way Sekampung  telah  menerapkan  metode curtain  grouting untuk  mengurangi  kemungkinan  terbentuknya piping serta kemungkinan  terjadinya  debit  rembesan  yang  berlebihan. Skenario  yang  disimulasikan  pada  penelitian  ini menghasilkan prediksi persentase penurunan debit rembesan ( Q r )  dan  peningkatan  faktor  keamanan piping setelah dilakukan  perbaikan  fondasi.  Semakin  besar  persentase penurunan debit rembesan dan persentase peningkatan faktor
Urugan Batu
Fondasi Breksi
keamanan piping maka  akan  semakin  memperkecil  risiko terbentuknya piping.
Hasil  analisis  terhadap  skenario  perbaikan  fondasi menunjukkan hal sebagai berikut:
1. Metode curtain grouting (Skenario 2, 3, dan 4)
 Nilai  debit  rembesan  ( Q r )  terkecil  terjadi  pada Skenario  4,  dengan  persentase  penurunan  debit rembesan sebesar 65.03 %.
 Nilai  FK piping terbesar  terjadi  pada  Skenario  4, dengan  persentase  peningkatan  FK piping sebesar 123.32 %.
2. Metode upstream blanket (Skenario 5, 6, dan 7)
 Nilai  debit  rembesan  ( Q r )  terkecil  terjadi  pada Skenario  7,  dengan  persentase  penurunan  debit rembesan sebesar 63.19 %.
 Nilai  FK piping terbesar  terjadi  pada  Skenario  7, dengan  persentase  peningkatan  FK piping sebesar 137.37 %.
Metode upstream blanket dapat dipertimbangkan dalam perencanaan  awal  berdasarkan  kelebihan  yang  dimilikinya apabila material inti kedap sebagai bahan konstruksi blanket tersedia berlimpah dan mudah diperoleh di lapangan. Hasil penelitian  dapat  digunakan  sebagai  bahan  analisis  untuk penyempurnaan konstruksi serta dapat pula dijadikan acuan perbandingan untuk tipe bendungan yang sejenis.

## Daftar Pustaka
[1] M. Foster, R. Fell, and M. Spannagle, “The statistics of  embankment  dam  failures  and  accidents,” Can. Geotech. J. , vol. 37, no. 5, pp. 1000–1024, Oct. 2000, doi: 10.1139/t00-030.
[2] M.  A.  H.  Pramudawati,  “PENILAIAN  RISIKO KEAMANAN  BENDUNGAN  DI  JAWA  TIMUR,” J. Tek. Hidraul. , vol. 11, no. 2, pp. 93–102, Dec. 2020, doi: 10.32679/jth.v11i2.631.
[3] R. Fell and J. J. Fry, “The state of the art of assessing the  likelihood  of  internal  erosion  of  embankment dams,  water  retaining  structures  and  their foundations.,” in Internal Erosion of Dams and Their Foundations , R. Fell and J. J. Fry, Eds. London: CRC Press, 2007, pp. 9–32.
[4] L.  Ke  and  A.  Takahashi,  “Strength  reduction  of cohesionless soil due to internal erosion induced by one-dimensional upward seepage flow,” Soils Found. , vol.  52,  no.  4,  pp.  698–711,  Aug.  2012,  doi: 10.1016/j.sandf.2012.07.010.
[5] S.  Bonelli  and  F.  Nicot,  “Erosion  in  Geomechanics Applied  to  Dams  and  Levees,”  in Erosion  in Geomechanics Applied to Dams and Levees , 2013.
[6] V.  Van  Beek,  A.  Bezuijen,  and  H.  Sellmeijer, “Backward  Erosion  Piping,”  in Erosion  in Geomechanics  Applied  to  Dams  and  Levees ,  2013, pp. 193–269.
[7] P. Ming, J. Lu, X. Cai, M. Liu, and X. Chen, “Multi- Particle Model of the Critical Hydraulic Gradient for Dike Piping,” Soil Mech. Found. Eng. , vol. 57, no. 3, pp.  200–210,  Jul.  2020,  doi:  10.1007/s11204-020- 09656-1.
[8] R. Moffat, R. J. Fannin, and S. J. Garner, “Spatial and temporal  progression  of  internal  erosion  in cohesionless soil,” Can. Geotech. J. , vol. 48, no. 3, pp. 399–412, Mar. 2011, doi: 10.1139/T10-071.
[9] W.-J.  Dirkx,  R.  Beek,  and  M.  Bierkens,  “The Influence of Grain Size Distribution on the Hydraulic Gradient  for  Initiating  Backward  Erosion,” Water , vol.  12,  no.  9,  p.  2644,  Sep.  2020,  doi: 10.3390/w12092644.
[10]  M.  Maknoon  and  T.-F.  Mahdi,  “Experimental investigation  into  embankment  external  suffusion,” Nat. Hazards , vol. 54, no. 3, pp. 749–763, Sep. 2010, doi: 10.1007/s11069-010-9501-1.
[11]  K.  S.  Richards  and  K.  R.  Reddy,  “Experimental investigation of initiation of backward erosion piping in soils,” Géotechnique , vol. 62, no. 10, pp. 933–942, Oct. 2012, doi: 10.1680/geot.11.P.058.
[12]  D.  J.  Hagerty,  “Piping/Sapping  Erosion.  I:  Basic Considerations,” J. Hydraul. Eng. , vol. 117, no. 8, pp. 991–1008,  Aug.  1991,  doi:  10.1061/(ASCE)0733- 9429(1991)117:8(991).
[13]  SNI  8065, Metode Analisis  dan  Cara  Pengendalian Rembesan  Air  untuk  Bendungan  Tipe  Urugan . Jakarta: Jakarta: Badan Standardisasi Nasional, 2016.
[14]  Departemen  Pekerjaan  Umum, Pedoman  Grouting Untuk Bendungan . Jakarta: Jakarta: Direktorat Sungai Danau dan Waduk, 2005.
[15]  M. Foster, “The probability of failure of embankment dams by internal erosion and piping,” The University of New South Wales, 1999.
[16]  BBWS  Mesuji  Sekampung, Laporan  Ringkas: Penyempurnaan  Desain  Regulating  Dam  Way Sekampung .  Jakarta:  PT.  Indra  Karya  –  Consulting Engineers, 2015.
[17]  S.  Sosrodarsono  and  K.  Takeda, Bendungan  Tipe Urugan , 6th ed. Jakarta: Jakarta: Balai Pustaka, 2016.
[18]  X.  Yang  and  Y.  Li,  “Construction  and  Quality Analysis of Curtain Grouting in Foundation of Dam for Yangtze Three Gorges Project,” in Geotechnical Engineering for
Disaster Mitigation and
Rio Aditomo Mahardika Putra dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 20, Nomor 4, November 2022 (439-448) 448
Rehabilitation ,  Berlin,  Heidelberg:  Springer  Berlin Heidelberg, 2008, pp. 790–796.
[19]  F. Salmasi and M. Nouri, “Effect of upstream semi- impervious  blanket  of  embankment  dams  on seepage,” ISH  J.  Hydraul.  Eng. ,  vol.  25,  no.  2,  pp. 143–152,  May  2019,  doi:  10.1080/09715010.2017. 1381862.
[20]  K. M-Gharrib Noori, H. Hashim Ibrahim, and D. A. Mohammed Hasan, “Influence of Upstream Blanket on  Earth  Dam  Seepage,”  in IEC2018  Proceedings Book , 2018, pp. 178–188, doi: 10.23918/iec2018.14.
[21]  A.  Ghanbari  and  S.  Zaryabi,  “A  simple  method  for calculating  the  seepage  at  the  foundation  of embankment dams with blanket and clay trench,” J. Geoengin. ,  vol.  9,  no.  1,  pp.  21–32,  2014,  doi: 10.6310/jog.2014.9(1).3.
[22]  L. D. Wesley, Mekanika Tanah , 2nd ed. Yogyakarta:
Yogyakarta: ANDI, 2017.
[23]  D. V. Griffiths and G. A. Fenton, “Seepage beneath water  retaining  structures  founded  on  spatially random soil,” Géotechnique , vol. 43, no. 4, pp. 577– 587, Dec. 1993, doi: 10.1680/geot.1993.43.4.577.
[24]  Kementerian  PUPR, Modul  Analisa  Stabilitas Bendungan:  Perhitungan  Rembesan .  Bandung: Bandung:  Pusat  Pendidikan  dan  Pelatihan  Sumber Daya Air dan Konstruksi, 2017.
[25]  H. R. Cedergren, Seepage, Drainage, and Flow Nets . New Jersey: John Wiley and Sons. Inc. Publication, 1967.
[26]  J. B. Sellmeijer, “Numerical computation of seepage erosion  below  dams  (piping),”  in Proceedings  3rd International  Conference  on  Scour  and  Erosion (ICSE-3). , 2006, pp. 596–601.