## Analisis Rembesan Terhadap Bahaya Piping pada Bendungan Way Sekampung
Rio Aditomo M. Putra 1* , Andius D. Putra 2 , Endro P. Wahono 3
1 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia, Bandar Lampung, Indonesia
2,3 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia * Koresponden email : rioaditomo@teknokrat.ac.id
Diterima: 25 Juni 2022 Disetujui: 5 Juli 2022

## Abstract
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.
Keywords: seepage, piping, embankment dam, 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 .
Kata Kunci: rembesan, piping, bendungan urugan, curtain grouting, upstream blanket

## 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 erosi di dalam tanah atau batuan yang disebabkan oleh tekanan gaya aliran air bawah tanah atau aliran rembesan [3]. Erosi internal yang terjadi secara bertahap dapat menyebabkan terbentuknya piping atau lubang besar pada tubuh bendungan maupun fondasi bendungan.  Data statistik menunjukkan  bahwa  sekitar  50%  kegagalan  konstruksi  penahan  air  seperti  bendungan  disebabkan  oleh piping [1].
Apabila  ditinjau  dari  proses  awal  pembentukan  maka  erosi  internal  dapat  berupa suffusion , concentrated leak dan backward erosion . Suffusion merupakan fenomena berpindahnya 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  semulal  [4]. Piping yang  terbentuk dari  fenomena 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  penunjang  (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  [1]. 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 Pengendalian Rembesan Air untuk Bendungan Tipe Urugan” [12]. 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  bendungan  dari  Kementerian  PUPR  maka besar debit rembesan bendungan yang diizinkan adalah tidak boleh lebih dari 1% rerata tahunan debit air sungai yang masuk ke bendungan [13].
(a) (b) (c)
Gambar 1 . Mekanisme backward erosion piping : (a) Aliran rembesan ke arah hilir memicu awal pembentukan piping di kaki hilir; (b) Proses pembentukan lubang piping di bawah tubuh bendungan berlanjut dari bagian hilir menuju hulu; (c) Lubang piping semakin membesar hingga memicu kegagalan bendungan. Sumber: [14]

## 2. Metode Penelitian

## 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 [15].
Gambar 2 Lokasi penelitian Bendungan Way Sekampung, Pringsewu, Lampung Sumber: Google Earth (2021)

## Gambar 2 . Bendungan urugan zonal inti tegak Sumber: [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 [15]. Apabila hasil uji kelulusan air di lapangan menunjukkan nilai < (kurang dari) 1 Lugeon, maka tidak  diperlukan  perbaikan  fondasi  [16].  Berdasarkan  hasil  tersebut  maka  diperlukan  perbaikan  pada fondasi  bendungan  untuk  mengurangi  kemungkinan  terbentuknya piping serta  kemungkinan  terjadinya debit rembesan yang berlebihan.

## 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 Baihetan di  China,  menunjukkan  bahwa  aliran rembesan  di  bagian  fondasi  bendungan  berkurang  setelah  dilakukan curtain grout [17]. 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 [18].  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 [19].  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
AS BENDUNGAN LOKASI PENELITIAN SKALA 1:13.000 PROVINSI LAMPUNG
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
bahwa panjang blanket kurang dari empat kali tinggi total head memiliki pengaruh yang signifikan, namun panjang lebih dari itu pengaruhnya tidak terlalu efektif [20].

## 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 = 𝛥ℎ 𝐿 ……………………. (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)
Gambar 3 . Ilustrasi aliran rembesan air akibat kehilangan tinggi tekan ( Δh ) Sumber: [21].
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 ).  Untuk  mendapatkan  nilai  tinggi  energi  dapat  digunakan Persamaan  (3) . Faktor  keamanan terhadap bahaya piping dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (4) .
ℎ = 𝑦 + 𝑝 𝛾 …………………… (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 )
𝐹𝐾 = 𝐼 𝑐 𝐼 𝑒 ≥ 4 ………………….. (4)
𝐼 𝑐 = 𝐺 𝑠−1 1+𝑒 ……………………… .(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)
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 bendungan yang memiliki potensi untuk merembeskan air keluar ke permukaan terbuka [22]. Faktor keamanan minimum untuk desain
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
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 [23].
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 ( Persamaan (6) ).
𝑘 𝑥 𝜕 2 ℎ 𝜕𝑥 2 +   𝑘 𝑦 𝜕 2 ℎ 𝜕𝑦 2 = 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.
Gambar 4. Penampang geologi memanjang as bendungan Sumber: [15]
Keterangan:
A – A = Penampang Melintang BD-3 (penampang tipikal) A A
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 5. Penampang melintang BD-3 sebagai penampang tipikal Sumber: [15]

## 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 Sumber: [15]

## 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 dapat digunakan Persamaan (7) [16].
𝑑 = 1 3 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 menggunakan teori empiris dengan nilai c =  8  (minimal).  Sedangkan  untuk  parameter  kedalaman  30,0  m  dan  35,0  m  ditetapkan  berdasarkan kedalaman riil minimal dan maksimal di lapangan.
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
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.  Berdasarkan  penilaian subjektif  dan  kualitatif  maka  efektivitas grouting dapat  digolongkan  sesuai Tabel  2. Berdasarkan  tabel tersebut maka  nilai  efektivitas grouting pada  penelitian  ini  diasumsikan  sebesar  90%  (baik),  sehingga dengan  menggunakan Persamaan  (8) yang  diberikan  oleh  pedoman grouting untuk  bendungan (Kementerian PUPR) [24], 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 𝑔 = (100−𝐸𝑓𝑠) .  𝑘 100 …………… (8)
Keterangan:
Efs = Efektivitas grouting dalam persen (%) k g = Kelulusan air sesudah grouting (cm/s) k = Kelulusan air sebelum grouting (cm/s)
Tabel 2 . Efektivitas Grouting Efektivitas Grouting (%) Pengaruh Grouting >90 Sangat Baik 60-90 Baik 30-60 Sedang 10-30 Kurang <10 Buruk Sumber: [24] 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

## Sumber: Hasil analisis (2021)
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 [18]–[20] 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 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 Sumber: Hasil analisis (2021)

## 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.
(a) Skenario 4; metode curtain grouting kedalaman 35,0 m
(b) Skenario 7; metode upstream blanket panjang 210,0 m
Gambar 6. Visualisasi pemodelan tubuh dan fondasi bendungan menggunakan Geostudio Seep/W Sumber: Hasil analisis (2021)

## 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).
𝑄 𝑟 =   𝑞 𝑓 𝑥 𝐵 𝐸𝑘 …………… (9)
𝐵 𝐸𝑘 = 𝐴 𝐻 …………………… (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 = 12.855 m 2 (data sekunder)
H = Tinggi bendungan (m)
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 v a ti o 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 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 v a ti o 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 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
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  ( Qi) Bendungan  Way  Sekampung  adalah  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.
Gambar 7 . Garis tinjauan debit rembesan

## Sumber: Hasil analisis (2021)
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  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 <  0,095  m 3 /s,  termasuk  penampang melintang  tanpa perbaikan fondasi. Namun demikian untuk calon fondasi bendungan yang memiliki nilai kelulusan air > 1 Lugeon  tetap  harus  dilakukan  perbaikan  dengan  metode grouting [16].  Hubungan  nilai  Lugeon  dan keperluan grouting dapat dilihat pada 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.
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 Sumber: Hasil analisis (2021) Tabel 6 . Hubungan nilai Lugeon dan keperluan grouting 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. Sumber: [24]

## 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]. 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 = 𝐼 𝑐 𝐼 𝑒 = 0,631 0,0416 = 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 m) dengan nilai 36,01 dan persentase peningkatan sebesar 137,37 %.
Gambar 8 . Tinjauan gradien keluaran di bagian hilir bendungan pada Skenario 1 Sumber: Hasil analisis (2021)
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 Sumber: Hasil analisis (2021) 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 Sumber: Hasil analisis (2021)

## 4. Kesimpulan
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
Urugan Batu
Fondasi Breksi
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
perbaikan fondasi. Semakin besar persentase penurunan debit rembesan dan persentase peningkatan faktor keamanan piping maka  akan  semakin  memperkecil  risiko  terbentuknya piping. Untuk  metode curtain grouting (Skenario  2,  3,  dan  4),  nilai  debit  rembesan  ( Q r )  terkecil  terjadi  pada  Skenario  4  (persentase penurunan  debit  rembesan  65,03  %)  dan  nilai  FK piping terbesar  terjadi  pada  Skenario  4  (persentase peningkatan  FK piping 123,32  %).  Untuk  metode upstream  blanket (Skenario  5,  6,  dan  7),  nilai  debit rembesan ( Q r ) terkecil terjadi pada Skenario 7 (persentase penurunan debit rembesan 63,19 %) dan nilai FK piping terbesar terjadi pada Skenario 7 (persentase peningkatan FK piping 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.

## 5. Ucapan Terima Kasih
Terima kasih kepada Balai Besar Wilayah Sungai Mesuji dan Sekampung Provinsi Lampung atas dukungannya terhadap penelitian ini.

## 6. Daftar Pustaka
[1] J. J. Fry, “Lessons on internal erosion in embankment dams from failures and physical models,” 2016. doi: 10.1201/9781315375045-6.
[2] M. A. H. Pramudawati, “Penilaian Risiko Keamanan Bendungan Di Jawa Timur,” Jurnal Teknik Hidraulik , vol. 11, no. 2, pp. 93–102, Dec. 2020, doi: 10.32679/jth.v11i2.631.
[3] M.  S.  Fleshman  and  J.  D.  Rice,  “Laboratory  Modeling  of  the  Mechanisms  of  Piping  Erosion Initiation,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering , vol. 140, no. 6, 2014, doi: 10.1061/(asce)gt.1943-5606.0001106.
[4] L. Ke and A. Takahashi, “Strength reduction of cohesionless soil due to internal erosion induced by one-dimensional  upward  seepage  flow,” Soils  and  Foundations ,  vol.  52,  no.  4,  2012,  doi: 10.1016/j.sandf.2012.07.010.
[5] S.  Bonelli  and  F.  Nicot, Erosion  in  Geomechanics  Applied  to  Dams  and  Levees .  2013.  doi: 10.1002/9781118577165.
[6] B. A. Robbins, A. M. Montalvo-Bartolomei, V. M. van Beek, J. Murphy, and J. F. López-Soto, “A novel laboratory test for backward erosion piping,” International Journal of Physical Modelling in Geotechnics , vol. 18, no. 5, 2018, doi: 10.1680/jphmg.17.00016.
[7] P.  Ming,  J.  Lu,  X.  Cai,  M.  Liu,  and  X.  Chen,  “Multi-Particle  Model  of  the  Critical  Hydraulic Gradient for Dike Piping,” Soil Mechanics and Foundation Engineering , 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,” Canadian Geotechnical Journal , 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 (Basel) , 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,” Natural 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] SNI 8065, Metode Analisis dan Cara Pengendalian Rembesan Air untuk Bendungan Tipe Urugan . Jakarta: Jakarta: Badan Standardisasi Nasional, 2016.
[13] Y.  Astuti,  A.  Masrevaniah,  and  S.  Marsudi,  “Analisa  rembesan  bendungan  bajulmati  terhadap bahaya piping untuk perencanaan perbaikan pondasi,” Jurnal Teknik Pengairan , vol. 3, no. 1, 2012.
[14] V. van Beek, Backward Erosion Piping: Initiation and Progression . 2015.
[15] BBWS  Mesuji  Sekampung, Laporan  Ringkas:  Penyempurnaan  Desain  Regulating  Dam  Way Sekampung . Jakarta: PT. Indra Karya - Consulting Engineers, 2015.
[16] S. Sosrodarsono and K. Takeda, Bendungan Tipe Urugan , 6th ed. Jakarta: Jakarta: Balai Pustaka, 2016.
[17] J. Dou, “Curtain grouting experiment in a dam foundation: case study with the main focus on the Lugeon and grout take tests,” Bulletin of Engineering Geology and the Environment , vol. 79, no. 9, 2020, doi: 10.1007/s10064-020-01865-0.
[18] F. Salmasi and M. Nouri, “Effect of upstream semi-impervious blanket of embankment dams on seepage,” ISH  Journal  of  Hydraulic  Engineering ,  vol.  25,  no.  2,  pp.  143–152,  May  2019,  doi: 10.1080/09715010.2017.1381862.
[19] K. M-Gharrib Noori, H. Hashim Ibrahim, and Dr. A. Mohammed Hasan, “Influence of Upstream Blanket  on  Earth  Dam  Seepage,”  in IEC2018  Proceedings  Book ,  2018,  pp.  178–188.  doi: 10.23918/iec2018.14.
[20] A.  Ghanbari  and  S. Zaryabi,  “A  simple  method  for  calculating  the  seepage  at  the  foundation  of embankment dams with blanket and clay trench,” Journal of GeoEngineering , vol. 9, no. 1, pp. 21– 32, 2014, doi: 10.6310/jog.2014.9(1).3.
[21] L. D. Wesley, Mekanika Tanah , 2nd ed. Yogyakarta: Yogyakarta: ANDI, 2017.
[22] L. A. Saleh, “Studying the seepage phenomena under a concrete dam using SEEP/W and Artificial Neural Network models.,” in IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and  Engineering ,  2018, vol. 433, no. 1. doi: 10.1088/1757-899X/433/1/012029.
[23] Kementerian  PUPR, Modul  Analisa  Stabilitas  Bendungan:  Perhitungan  Rembesan .  Bandung: Bandung: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi, 2017.
[24] M.  Amril  Asy’ari,  Rachmat  Hidayatullah,  Dessy  Lestari.S,  Selo  Bhuwono  Kahar,  and  Maharto Kristiyono,  “Pengaruh  Grouting  Terhadap  Nilai  Lugeon  Pada  Batuan  Dasar  Pondasi  Bendungan Tapin,” Jurnal Gradasi Teknik Sipil , vol. 5, no. 2, 2021, doi: 10.31961/gradasi.v5i2.1186.