## Studi Kasus Pemodelan Vacuum Consolidation dan Prefabricated Vertical Drain
Monica Frances Cheryl 1 , Aswin Lim 2
1,2) Program Studi Magister Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan Email: 8102001012@student.unpar.ac.id; aswinlim@unpar.ac.id

## ABSTRAK
Tanah lunak adalah tanah dengan potensi penurunan konsolidasi besar dalam waktu yang lama. Tanah lunak sering menimbulkan permasalahan pada struktur diatasnya karena daya dukung tanah dasar yang relatif  rendah  dan  pemampatan  tanah  besar  yang  berlangsung  lama.  Untuk  mempercepat  penurunan konsolidasi  yang  terjadi,  salah  satu  langkah  mutakhir  perbaikan  tanah  yaitu  dengan  metode vacuum consolidation dengan  kombinasi prefabricated  vertical  drain (PVD).  Metode  ini  melibatkan pemasangan vertical drain ke dalam tanah lunak dimana pompa vakum akan menghisap air dan udara di  dalam  tanah  yang  sudah  dibungkus  material  kedap  udara  di  atasnya.  Proses  vakum  dan  aplikasi vertical drain ini akan menyebabkan penurunan konsolidasi pada tanah terjadi dalam waktu yang lebih cepat.  Pembebanan  awal  dengan  drainase  vertikal  dilakukan  untuk  menginduksi  sebagian  besar penurunan  dari  lapisan  tanah  di  bawahnya.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  melakukan pemodelan  proses  perbaikan  tanah  dengan  vakum  dan  PVD  menggunakan  metode  elemen  hingga  2 dimensi. Kajian dilakukan dengan melakukan analisa balik, berdasarkan data parameter tanah di Jakarta Utara yang disesuaikan terhadap kurva penurunan terhadap waktu di lapangan.  Berdasarkan analisis, diperoleh  hasil  bahwa  dengan  keberadaan  PVD,  permeabilitas  tanah  arah  horizontal  model  akan membesar sehingga disipasi tekanan air pori akan semakin cepat. Kurva hasil pemodelan Plaxis untuk penurunan  terhadap  waktu  dan  tekanan  air  pori  terhadap  waktu  memiliki  hasil  yang  serupa  dengan pengukuran di lapangan.
Kata Kunci : penurunan, Plaxis 2D, vacuum consolidation, prefabricated vertical drain.

## ABSTRACT
Soft soil is soil with the potential for large consolidation settlements over a long period of time. Soft soil often  causes  problems  for  the  structures  above  it  due  to  the  relatively  low  bearing  capacity  of  the subgrade  and  long-lasting  large  soil  compression.  To  accelerate  the  consolidation  reduction  that occurs,  one  of  the  latest  steps  for  soil  improvement  is  the  vacuum  consolidation  method  with  a combination of prefabricated vertical drain (PVD). This method involves installing a vertical drain into soft soil where a vacuum pump will suck water and air in the soil which has been wrapped in airtight material  on  top.  The  vacuum  process  and  application  of  vertical  drain  will  cause  a  decrease  in consolidation in the soil to occur more quickly. Initial loading with vertical drainage is carried out to induce most of the settlement of the underlying soil layer. The aim of this research is to model the soil improvement process with vacuum and PVD using the 2-dimensional finite element method. The study was carried out by carrying out reverse analysis, based on soil parameter data in North Jakarta which was adjusted to the decline curve over time in the field. Based on the analysis, the results obtained show that with the presence of PVD, the soil permeability in the horizontal direction of the model will increase so that the dissipation of pore water pressure will be faster. Plaxis modeling curves for reduction over time and pore water pressure over time have similar results to measurements in the field.
Key words : settlement, Plaxis 2D, vacuum consolidation, prefabricated vertical drain.
Submitted: 04 Mei 2024 Reviewed: 24 Juni 2024 Revised: 28 Juli 2024 Published: 01 Agustus 2024

## PENDAHULUAN
Tanah lunak  tersebar cukup merata di Indonesia, mengingat  hampir  seluruh  pulau  mempunyai wilayah  tanah  liat  yang  luas.  Tanah  lemah seringkali menimbulkan masalah pada struktur di atas  karena  daya  dukung  lapisan  tanah  bawah relatif  rendah  dan  pemadatan  tanah  relatif  besar serta berlangsung lama.
Jika  perbaikan  bawah  tanah  tidak  dilakukan terlebih dahulu, terdapat risiko infrastruktur yang dibangun di atasnya akan rusak sebelum mencapai
umur layanan yang direncanakan.Oleh karena itu, perbaikan  tanah  diperlukan  untuk  memperbaiki tanah lunak.
Terdapat  berbagai  metode  perbaikan  tanah,  salah satunya adalah menggunakan vertical drain untuk mempercepat  proses  konsolidasi. Vertical  drain disertai  dengan  prabeban  untuk  meningkatkan tegangan  air  pori  tanah  sehingga  proses konsolidasi dapat berlangsung. Pada kondisi tanah dasar  berupa  tanah  lunak  sering  dijumpai kelongsoran pada tanah dasar pada saat diberikan
prabeban,  sehingga  digunakan  metode vacuum consolidation . Metode ini melibatkan pemasangan vertical drain ke dalam tanah lunak dimana pompa vakum  akan  menghisap  air  dan  udara  di  dalam tanah  yang  sudah  diberi  material  kedap  udara  di atasnya,  menyebabkan  penurunan  konsolidasi pada  tanah  akan  terjadi  dalam  waktu  yang  lebih cepat. Prefabricated  vertical  drain (PVD) berfungsi  untuk  mempercepat  proses  konsolidasi tanah  terutama  pada  tanah  jenis  lempung  dan lanau. PVD ditanam secara vertikal ke dalam tanah untuk mengalirkan air dari lapisan tanah lunak ke permukaan.  Versi  paling  awal  dari vertical  drain adalah sand  drains yang  terdiri  dari  lubang  bor diisi dengan pasir. Kemudian dikembangkan PVD yang  memiliki  keunggulan  dibandingkan sand drains dalam  kemudahan  konstruksi  dan  dalam memastikan kontinuitas dari drain . Salah satu jenis PVD  yang  umum  digunakan  terdiri  dari  filter geotekstil  tipis  ( nonwoven )  yang  mengelilingi central  core dari  plastik.  Filter  digunakan  untuk mencegah partikel tanah halus masuk ke inti tetapi memungkinkan air pori untuk masuk. Central core berfungsi  sebagai  saluran  drainase  dan  menahan tegangan  tekan  dan  tekuk.  (Basu  and  Madhav, 2000).
Pembebanan awal dengan drainase vertikal adalah teknik perbaikan tanah yang melibatkan pemberian  beban  pada  permukaan  tanah  untuk menginduksi  sebagian  besar  penurunan  dari lapisan  tanah  dibawahnya. Preloading adalah beban  sementara  yang  diletakkan  pada  tanah, berfungsi  untuk  mengoptimalkan  kinerja  PVD serta  memperbaiki  daya  dukung  tanah  dasar. Preloading meningkatkan  tegangan  efektif  dan mengurangi  kompresibilitas  tanah  yang  lemah dengan  menyebabkan  tanah  lunak  berkonsolidasi sehingga  dapat  meningkatkan  kekuatan  tanah lunak tersebut (Bo et al., 2007).
Drainase vertikal umumnya dipasang menggunakan  dua  metode  yaitu  secara  dinamis atau statis (Indraratna et al., 2003). Dalam metode dinamis,  mandrel  baja  didorong  ke  tanah menggunakan vibrating  hammer atau drop hammer . Dengan metode statis, mandrel didorong ke  dalam  tanah  dengan  gaya  statis.  Metode dinamis  lebih  cepat,  tetapi  menyebabkan  lebih banyak gangguan pada tanah selama pemasangan seperti peningkatan tegangan total dan tekanan air pori  serta  perpindahan  tanah  di  sekitar  saluran tersebut.
Tujuan penggunaan PVD apabila dikombinasikan dengan preloading adalah:
1. Untuk  mempercepat  waktu  konsolidasi primer  yang  disebabkan  oleh  beban  yang diberikan ( preloading ).
2. Untuk  mengontrol  waktu  yang  diperlukan untuk pematangan lahan sebelum konstruksi.
3. Untuk  menaikan  kuat  geser  tanah  karena terjadi peristiwa konsolidasi yang meningkatkan tegangan efektif.
Vacuum  consolidation adalah  metode  perbaikan tanah  dengan  cara  memasangkan  pompa  pada saluran  yang  akan  disambungkan  pada  PVD (Rivanga and Hamdhan, 2018). Metode perbaikan tanah  ini  memanfaatkan  tekanan  vakum  untuk mengeluarkan  air  pori  yang  terdapat  pada  tanah lunak. Tujuan dari penggunaan metode ini adalah untuk  penurunan  konsolidasi  dan  meningkatkan kekuatan tanah.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan pemodelan metode elemen hingga 2 dimensi dari vacuum  preloading dan prefabricated  vertical drain dan  menginvestigasi  parameter  tanah  pada lokasi studi.

## Kompresibilitas tanah
Ketika  beban  diterapkan  pada  tanah,  penurunan volume  tanah  terjadi.  Penurunan  ini  dikenal sebagai  kompresi  dan  kompresibilitas  adalah properti  dari  tanah  yang  berkaitan  dengan kerentanannya  terhadap  penurunan  volume  di bawah  tekanan.  Ketika  rongga  pada  tanah  diisi dengan udara saja, kompresi tanah terjadi dengan cepat karena udara dapat dimampatkan dan keluar dengan  mudah  dari  rongga.  Dalam  tanah  jenuh dengan  rongga  terisi  air  yang  tidak  dapat dimampatkan,  penurunan  volume  atau  kompresi dapat  terjadi  ketika  air  dikeluarkan  dari  rongga tersebut.  Kompresi  yang  diakibatkan  dari  beban statis jangka panjang dan hasil keluarnya air pori disebut  sebagai  konsolidasi  (Punmia,  Jain  and Jain, 2005; Taqwa et al, 2019).

## Prefabricated vertical drain
Prefabricated  vertical  drain (PVD)  berfungsi untuk  mengakselerasi  proses  konsolidasi  tanah terutama pada tanah butir halus. PVD ditancapkan secara vertikal ke dalam tanah untuk mengalirkan air  dari  lapisan  tanah  lunak  ke  permukaan.  PVD cocok untuk tanah bertipe silt atau inorganic clay yang  memiliki  sensitivitas  rendah,  tanah  dengan lapisan organic , decomposed peat , pasir halus, dan tanah hasil kerokan. Versi paling awal dari vertical drain adalah sand drains yang terdiri dari lubang bor  diisi  dengan  pasir.  Kemudian  dikembangkan PVD  yang  memiliki  keunggulan  dibandingkan sand  drains dalam  kemudahan  konstruksi  dan dalam  memastikan  kontinuitas  dari drain .  Salah satu jenis PVD yang umum digunakan terdiri dari filter geotekstil tipis ( nonwoven ) yang mengelilingi central  core dari  plastik.  Filter digunakan  untuk  mencegah  partikel  tanah  halus
masuk ke inti tetapi memungkinkan air pori untuk masuk. Central  core berfungsi  sebagai  saluran drainase dan menahan tegangan tekan dan tekuk. Secara  umum,  pemasangan  PVD  dengan  pola segitiga membutuhkan waktu lebih singkat dalam menyelesaikan  proses  konsolidasi  dibandingkan dengan PVD dengan pola persegi.
Keuntungan dari pemakaian PVD adalah: 1. Mengurangi waktu keseluruhan yang dibutuhkan  untuk  penyelesaian  konsolidasi primer karena preloading.
2. Mengurangi  jumlah  biaya  tambahan  yang diperlukan untuk mencapai jumlah
prakompresi  yang  diinginkan  dalam  waktu tertentu.
3. Meningkatkan  tingkat  perolehan  kekuatan karena  konsolidasi  tanah  lunak  ketika stabilitas diperhatikan.
Kekurangan dari pemakaian PVD adalah:
1. Jika  lapisan  tertutupi  oleh dense  fills atau pasir, clay yang sangat kaku serta penghalang lainnya,  pemasangan  PVD  memerlukan pengeboran, jetting ,  atau  penggunaan  palu getar.
2. Jika  tanah  sensitif  atau  dimana  stabilitas menjadi  perhatian,  gangguan  tanah  akibat pemasangan  PVD  mungkin  tidak  dapat ditoleransi  sehingga  teknik  perbaikan  tanah lain dapat menjadi lebih praktis.
3. Selama  musim  dingin,  tanah  menjadi  beku sehingga  dapat  mengurangi  atau  mencegah saluran air di permukaan tanah, menimbulkan tekanan  balik.  Peningkatan  tekanan  balik akan memperlambat waktu penurunan konsolidasi,  menyebabkan  asumsi  bahwa konsolidasi  primer  telah  berakhir.  Namun ketika musim dingin berlalu, tanah berpotensi mengalami penurunan kembali.

## Vacuum consolidation
Vacuum  consolidation adalah  metode  perbaikan tanah  dengan  cara  memasangkan  pompa  pada saluran  yang  akan  disambungkan  pada  PVD (Rivanga and Hamdhan, 2018). Metode perbaikan tanah  ini  memanfaatkan  tekanan  vakum  untuk mengeluarkan  air  pori  yang  terdapat  pada  tanah lunak. Tujuan dari penggunaan metode ini adalah untuk  penurunan  konsolidasi  dan  meningkatkan kekuatan tanah.
Terdapat beberapa metode vacuum consolidation , yaitu (Chai, et al., 2014):
1. Air-tight sheet method
Metode  ini  dilakukan  dengan  meletakkan lembaran  kedap  udara  di  tanah  permukaan  dan menanamkan  pinggiran  lembaran  tersebut  di dalam tanah untuk menyegelnya. Udara dan air di tanah yang terletak di bawah lembaran kemudian disedot  oleh  pompa vacuum .  Metode  ini  dapat dilihat pada Gambar 1 .
Gambar 1. Metode instalasi air-tight sheet (Sumber: Chai, et al., 2014)
2. Vacuum-drain method
Metode  ini  menggunakan  lapisan  tanah  liat permukaan sebagai lapisan untuk menyegel udara dan menerapkan tekanan vakum langsung ke PVD dengan  tutup  yang  dibuat  secara  khusus.  Jenis PVD  ini  disebut  sebagai capped  PVD (CPVD). Tutup  yang  digunakan  menyediakan interface antara  PVD  dan  pipa  drainase,  dengan  setiap CPVD  terhubung  ke  pipa  geosintetik  yang diletakkan  di  permukaan  tanah  dan  terhubung  ke pompa  vakum.  Metode  ini  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Metode instalasi vacuum-drain method
[Sumber: Chai, et al., 2008 dalam (Chai, et al., 2014)]
Kelebihan dari penggunaan vacuum consolidation adalah:
1. Relatif cepat dan murah.
2. Loading  process dimulai  segera  setelah selesainya  pemasangan  pompa  dan sealing , dibandingkan  dengan  menunggu  beberapa minggu dengan surcharging . 3. Kinerja dapat dipantau secara waktu asli.
Kekurangan
dari penggunaan vacuum
consolidation adalah:
1. Metode vacuum consolidation tidak efektif jika ada lapisan pasir jauh di dalam deposit lunak.
2. Pasir  dangkal  atau  lapisan  permeable  dapat diatasi dengan slurry wall isolation system .
3. Metode ini membutuhkan pemantauan  selama pemasangan membran untuk mencegah kebocoran vakum.

## Model konstitutif tanah
Perkembangan dalam metode numerik menyebabkan  perilaku tanah  dapat  dianalisis  dan diprediksi  serta  masalah-masalah interaksi  tanah- struktur  yang  dapat  terjadi.  Analisis  ini berdasarkan  hubungan  antara  tegangan  dan regangan  dari  beberapa  material.  Tujuan  dari model konstitutif adalah mensimulasikan perilaku tanah dengan akurasi yang cukup di bawah kondisi pembebanan  (Wani  and  Showkat,  2018).  Pada penelitian  ini,  model  konstitutif  tanah  yang digunakan  adalah  model Mohr-Coulomb ,  dimana parameter tanah antara lain: kohesi (c), sudut geser dalam (  ), modulus tanah (E), dan angka Poisson ( )

## METODE PENELITIAN
Plaxis  adalah  program  yang  disusun  berdasarkan metode elemen hingga yang dikembangkan untuk melakukan analisis deformasi dan stabilitas dalam bidang  rekayasa  geoteknik.  Prosedur  pembuatan model  secara  grafis  memungkinkan  pembuatan suatu model elemen hingga yang rumit, sedangkan berbagai  fasilitas  yang  tersedia  dapat  digunakan untuk  menampilkan  hasil  komputasi  secara mendetail.
Pemodelan  pada  Plaxis  2D  dapat  berupa plane strain atau axy-simmetry .  Model plane  strain digunakan  untuk  pemodelan  dengan  penampang melintang  yang  relatif  seragam  serta  memiliki kondisi  tegangan  dan  pembebanan  yang  cukup panjang  dalam  arah  tegak  lurus  terhadap penampang. Model axy-simmetry digunakan pada pemodelan berstruktur lingkaran dengan potongan melintang  secara  radial  dan  pembebanan  yang relatif seragam mengelilingi sumbu aksial dimana deformasi dan tegangan yang terjadi diasumsikan identik dalam semua arah.
Langkah  dalam  pemodelan  yang  digunakan  pada program Plaxis 2D adalah:
1. Membuat plane  strain berdasarkan  stratifikasi tanah  dengan  tinggi  muka  air  tanah  yaitu  di kedalaman 1 m. Memasukkan stratifikasi tanah dilakukan dengan menggunakan create borehole dengan  memasukkan  -1  m  di head berdasarkan elevasi muka air tanah.
Gambar 3 . Borehole dan stratifikasi tanah pada Plaxis 2D
2. Memasukkan  parameter  tanah  asli  dan timbunan  yang  digunakan.  Dalam  pemodelan, dibuat  3 material  set untuk  tiap  lapis  yaitu untuk sebelum dipasang PVD, setelah dipasang PVD,  dan saturated . Material  set untuk sebelum  dipasang  PVD  digunakan  saat pekerjaan  penimbunan, material  set setelah dipasang  PVD  digunakan  saat  vakum  tidak menyala,  sedangkan saturated digunakan  saat vacuum menyala.
3. Memodelkan platform dengan  menggunakan soil  polygon pada  saat  pemodelan structure . Lalu,  dipilih  material  tanah  sesuai  dengan stratifikasi tanah.
4. Membuat model PVD dengan material drain .
Gambar 4 . Hasil pemodelan material drain
5. Menetapkan  kondisi  batas  dimana  tanah koordinat y minimum menerima jepit sedangkan koordinat x minimum dan maksimum menerima sendi.
6. Membuat mesh . Meshing dilakukan  untuk membagi  model  ke  dalam  sel  dan  digunakan
untuk  melakukan  analisis  simulasi  atau membuat  model  digital.  Setelah  itu,  dipilih nodal  sesuai  letak  instrumen  pada  lapangan untuk dianalisis.
7. Membuat  tahapan  konstruksi  yang  dimulai dengan initial phase .
Gambar 5 . Initial phase pada stage construction
8. Membuat  fase  penimbunan  dan  konsolidasi. Fase penimbunan adalah mengaktifkan
timbunan  yang  telah  dibuat  sedangkan  fase konsolidasi  adalah  lamanya  waktu  sebelum dimulai pekerjaan konstruksi selanjutnya.
9. Mengaktifkan drain yang  sudah  dimodelkan setelah
pekerjaan  timbunan  dan  konsolidasi  selesai untuk  instalasi  PVD. Material  set diganti menjadi material set setelah dipasang PVD.
Gambar 6. Install PVD pada stage construction
10. Setelah PVD dipasang, material drain diubah sesuai  dengan  keadaan  vakum.  Jika  vakum menyala maka drain diubah menjadi vacuum drain sedangkan  jika  vakum  tidak  menyala maka  digunakan normal  drain . Material  set diubah  menjadi saturated saat  vakum menyala dan beban diaktifkan.
11. Vakum  dihentikan  saat  tanah  mencapai derajat konsolidasi 90%.
Setelah  melakukan  pemodelan  pada  Plaxis, dilakukan  analisis  dengan  mengubah  panjang tanah  pada  pemodelan untuk  mencari  pergerakan horizontal  pada  setiap  jarak.  Data  pergerakan horizontal  dilakukan  setiap  5  meter  untuk  semua panjang tanah yang dilakukan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Deskripsi studi kasus
Penelitian ini menggunakan satu studi kasus yang terletak  di  Jakarta  Utara.  Pemodelan  dilakukan pada posisi Settlement Plate 2 (SP 2) yang tersaji pada  Gambar  7.  Potongan  yang  akan  dianalisa adalah potongan A-A pada Gambar 7. Zona vakum memiliki panjang 450 m dan lebar 50 m.
Gambar 7. Tampak atas denah proyek
Waktu  pengerjaan  platform  dan  PVD  terdapat pada Tabel 1 dan besar
tekanan vacuum selama vacuum  preloading berlangsung  ditunjukkan  pada  Tabel  2.  Untuk waktu  pengerjaan  PVD  dan  platform,  waktu konstruksi  1  minggu  cukup  wajar  dijumpai  pada konstruksi di lapangan. Seperti tersaji pada Tabel 2,  besaran  tekanan  vakum  berfluktuasi  dari beberapa hari awal sekitar 27 kPa hingga mencapai
puncaknya di angka 80 kPa. Perlu waktu sekitar 38 hari hingga vakum mencapai tekanan 80 kPa. Pada hari ke 43 terlihat bahwa tekanan vakum menjadi 0 kPa, disebabkan oleh pompa vakum yang rusak. Setelah diperbaiki, maka tekanan vakum membutuhkan sekitar 25 hari untuk  mencapai 88 kPa. Fluktuasi ini wajar terjadi di lapangan karena stratifikasi  pelapisan  tanah  yang  kemungkinan cukup beragam.
Jurnal Komposit: Jurnal Ilmu-ilmu Teknik Sipil Vol. X No. Y (20XX) pp. xx – xx DOI:
Tabel 1 . Jadwal pengerjaan platform dan instalasi PVD Pekerjaan Hari ke-... (kumulatif hari pelaksanaan) Durasi (hari) Urugan 0 2 Konsolidasi 2 3 Instalasi PVD 5 2 Tabel 2. Tekanan vakum yang terdata selama proses vakum konsolidasi Hari ke-... (kumulatif hari pelaksanaan) Durasi (hari) Tekanan Vacuum (kPa) 7 3 26.67 10 8 46.25 18 11 61.54 29 1 60.00 30 1 66.00 31 1 49.00 32 8 64.78 40 5 77.40 45 1 80.00 46 1 74.00 47 3 0 50 4 61.75 54 8 79.25 62 8 85.13 70 1 60.00 71 4 74.00 75 28 88.11
Untuk  pemodelan  pada  Plaxis  2D,  model  dibuat dengan lebar 64 m. Sedangkan untuk zona vakum, digunakan lebar 50 m dan panjang PVD 13,1 m.

## Input parameter tanah
Stratifikasi  dan  parameter  tanah  digunakan berdasarkan korelasi data borelog, data laboratorium,  dan  asumsi  pendekatan  dari  jenis tanah.  Parameter stiffness tanah  yaitu  modulus elastisitas  tanah  dan  angka  Poisson  diintepretasi berdasarkan  karakteristik  hasil  identifikasi  tanah. Angka  Poisson  didapatkan  berdasarkan  Muni Budhu (2011) sedangkan modulus elastisitas tanah didapat  berdasarkan  U.S.  Army  Corps  of Engineers (1990) dan persamaan (1) untuk lapisan sand serta  persamaan  (2)  untuk  lapisan clay .
Parameter berat isi tanah menggunakan data hasil uji laboratorium, sedangkan friction angle didapat berdasarkan  Bjerrum  and  Simons  (1960)  untuk lapisan clay dan persamaan (3) untuk lapisan sand . Untuk permeabilitas tanah arah vertikal menggunakan  asumsi  pendekatan  berdasarkan Craig (2004), sedangkan permeabilitas tanah arah horizontal menggunakan Rixner, et. al (1986).
𝐸 𝑠 𝑝 𝛼 = 𝛼𝑁 60 .................................................................... (1)
Dengan:
𝑝 𝛼 = Atmospheric pressure (101 kPa) α = 5 untuk sands with fines , 10 untuk clean NC sand , 15 untuk clean OC sand
𝐸 ′ = 2(1+𝑣 ′ ) 3 𝐸 𝑢 .................................................. (2)
Dengan: 𝑣 ′ = Angka Poisson 𝐸 𝑢 = 150 𝑥 𝑆 𝑢
𝑆 𝑢 = 6 𝑥 𝑁 𝑆𝑃𝑇 𝜙 ′ = 20 + (12𝑁 𝑆𝑃𝑇 ) 0.5 ............................................... (3)
Input parameter  tanah  dengan  model Mohr- Coulomb pada  program  Plaxis  2D  dapat  dilihat pada Tabel 3. Parameter pada Tabel 3 merupakan parameter hasil analisa balik dengan menyesuaikan terhadap kurva penurunan terhadap waktu  yang  terukur  di  lapangan.  Parameter  yang dominan  di  analisa  balik  adalah  nilai  Young’s modulus  pada  lapis  tanah  kedua  ( Silty  clay ),  dan nilai  k h,ps .  Parameter  k h,ps adalah  ekuivalen permeabilitas arah horizontal yang mempertimbangkan keberadaan PVD dan kondisi plane-strain model 2D . Dengan keberadaan PVD, permeabilitas  arah  horizontal  model  akan membesar sehingga disipasi tekanan air pori akan semakin  cepat.  Hal  ini  mirip  dengan  mekanisme yang  terjadi  di  lapangan  dengan  adanya keberadaan  PVD.  Gambar  8  menyajikan  model elemen  hingga  yang  digunakan  untuk  analisa. Tabel  data  borelog  terdapat  pada  Gambar  9 sedangkan data laboratorium pada Tabel 4.
Tabel 3 . Input parameter tanah pada Plaxis 2D Jenis tanah Kedalaman (m) γ sat (kN/m 3 ) γ unsat (kN/m 3 ) E’ (kN/m 2 ) v’ c’ref (kN/m 2 ) ϕ' ψ K y tanah asli (m/day) k hps (m/day) Tanah timbunan 2.1 – 0 18 17 1400 0.3 1 30 0 8.64 17.28 Silty clay 0 – 8 13.73 12.73 778 0.3 1 23 0 8.64 17.28 Clayey silt 8 – 10 13.73 12.73 9360 0.3 1 30 0 8.64 17.28 Clayey silt 10 – 12 15.89 14.89 19500 0.3 1 33 0 8.64 17.28 Silty sand 12 – 16 17.75 16.75 20200 0.3 1 35 0 864 1728 Silty sand 16 – 18 17.75 16.75 35350 0.3 1 40 0 864 1728 Silty sand 18 – 20 16.97 15.97 50500 0.3 1 44 0 864 1728
Gambar 8. Model analisa pada Plaxis 2D
Gambar 9 . Data N-SPT Borelog Tabel 4. Data Laboratorium Depth (m) 2.00 – 2.50 6.00 – 6.50 10.00 – 10.50 14.00 – 14.50 18.00 – 18.50 Spesific Gravity, Gs 2.591 2.591 2.628 2.649 2.639 Natural Water Content, w (%) 82.04 83.81 50.54 28.23 36.45 Natural Density, γ n (gr/cm 3 ) 1.41 1.40 1.62 1.81 1.73 Dry Density, γ d (gr/cm 3 ) 0.77 0.76 1.08 1.41 1.27 Saturation Density, γ sat (gr/cm 3 ) 0.83 0.82 1.13 1.52 1.35 Depth (m) 2.00 – 2.50 6.00 – 6.50 10.00 – 10.50 14.00 – 14.50 18.00 – 18.50 Atterberg Limits Liquid Limits, LL (%) 102.00 118.00 76.00 - - Plastic Limits, PL (%) 37.67 38.27 38.34 - - Plasticity Index, PI (%) 64.33 79.73 37.66 - - Hidrometer Analysis Gravel (%) 0.10 0.00 0.00 - 0.90 Sand (%) 2.40 0.50 22.40 - 78.30 Silt (%) 37.30 34.50 55.90 - 19.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 Ked alam an ( m ) N-SPT CH MH SM
Depth (m) 2.00 – 2.50 6.00 – 6.50 10.00 – 10.50 14.00 – 14.50 18.00 – 18.50 Clay (%) 60.20 65.00 21.70 - 1.80 Consolidation Test Effective overburden pressure, Po (kg/cm 2 ) - - 0.64 - - Preconsolidation Pressure, Pc (kg/cm 2 ) - - 0.70 - - Compression Index, Cc - - 0.45 - - Recompression ratio, Cr - - 0.08 - - Overconsolidated ratio, OCR - - - - - Coeff. of consolidation, cv (mv2/year) - - 8.720 - - Coeff. of secondary compression, Cɑ - 0.002 0.0038 - - Triaxial CU Test Cohesion Total (kPa) 10.66 - - - - Friction Angle Total ( o ) 9.04 - - - - Cohesion Effective (kPa) 9.41 - - - - Friction Angle Effective ( o ) 13.10 - - - - Triaxial UU Test Cohesion, c (kg/cm 2 ) - 0.15 - - - Friction Angle, f ( o ) - 8.8 - - - Permeability Test Coefficient of Permeability - - 1.01x10 -6 - - Organic Content Organic matter (%w/w) 2.0 2.2 0.8 - 0.9

## Hasil back analysis
Gambar  10  menyajikan  perbandingan  kurva penurunan terhadap waktu antara hasil analisa dan pengukuran  lapangan.  Lokasi  pengukuran  berada pada Settlement Plate (SP) 2. Pada lokasi ini, besar penurunan  maksimal  yang  terukur  adalah  sekitar 70  cm  dengan  waktu  konstruksi  selama  96  hari. Pada  hari  ke-38,  pompa  vakum  rusak  sehingga daya hisap menjadi 0. Hal ini menyebabkan grafik rebound pada kurva hasil pengukuran SP 2. Untuk hasil analisa, diperoleh kurva penurunan terhadap waktu  yang  memiliki trend yang  serupa  dengan pengukuran di SP 2. Penurunan final menunjukkan hasil mirip, yaitu di angka sekitar 70 cm. Namun ada  hal  yang  sedikit  berbeda  yaitu  ketika  pompa vakum  rusak.  Pada  hasil  analisa,  grafik rebound cenderung lebih tinggi dari pengukuran lapangan, yaitu  sebesar  55  cm.  Sedangkan  grafik rebound yang  terukur  hanya  sekitar  8  cm.  Hal  ini  diduga karena  model Mohr-Coulomb yang  memiliki karakteristik linear-fully  plastic ,  sehingga  kurva rebound/unloading tidak  mampu  termodelkan dengan  baik.  Hal  ini  dikarenakan  modulus  tanah
pada  kondisi loading dan unloading pada  model Mohr-Coulomb adalah  konstan  dan  identik. Umumnya,  modulus  tanah unloading lebih  besar daripada modulus tanah loading . Untuk mengatasi masalah  pemodelan  ini,  disarankan  untuk kedepannya bisa menggunakan model tanah non- linear plastic model , seperti Hardening Soil model (Schanz, et al., 1999).
Gambar 10. Perbandingan kurva penurunan terhadap waktu antara hasil analisa dan pengukuran lapangan
Gambar  11  menunjukkan  perbandingan  kurva tekanan air pori terhadap waktu antara pengukuran di lapangan dan hasil analisa. Secara umum, hasil analisa  juga  sudah  menunjukkan trend yang identic  dengan  hasil  pengukuran  di  lapangan. Kurva rebound tekanan air pori cukup mendekati dengan  hasil  pengukuran  di  lapangan.  Namun, setelah pompa aktif kembali pada hari ke-43, ada perbedaan tekanan air pori yang cukup signifikan antara  pengukuran piezometer dan  hasil  analisa. Hal ini diduga ketika pompa nyala kembali, daya hisap  vakum  belum  sempurna  bekerja  di  seluruh area.  Namun,  pada  kondisi  pemodelan,  ketika pompa  aktif  kembali,  daya  hisap  vakum  secara ideal  akan  bekerja  sempurna  di  seluruh  area. Selain itu, model Mohr-Coulomb juga patut diduga belum mampu menghasilkan estimasi tekanan air pori yang akurat. Salah satu saran untuk penelitian selanjutnya  adalah  menggunakan non-linear model ,  seperti Hardening  Soil  model (Schanz,  et al., 1999) untuk analisa.
Gambar 11. Perbandingan kurva tekanan air pori terhadap waktu antara hasil analisa dan pengukuran lapangan

## KESIMPULAN
Stratifikasi pelapisan tanah digunakan berdasarkan korelasi  data borelog ,  data  laboratorium,  dan asumsi  pendekatan  dari  jenis  tanah.  Parameter tanah  yang  didapat  merupakan  parameter  hasil analisa balik, disesuaikan terhadap kurva penurunan  terhadap  waktu  di  lapangan.  Dengan keberadaan  PVD,  permeabilitas  tanah  arah horizontal model akan membesar sehingga disipasi tekanan air pori akan semakin cepat. Hal ini mirip dengan  mekanisme  yang  terjadi  di  lapangan dengan  adanya  PVD.  Stratifikasi  pelapisan  tanah yang  cukup  beragam  juga  dapat  menyebabkan tekanan vakum di lapangan mengalami fluktuasi.
Kurva  hasil  pemodelan  Plaxis  untuk  penurunan terhadap  waktu  dan  tekanan  air  pori  terhadap waktu  memiliki  hasil  yang  serupa  dengan pengukuran  di  lapangan.  Namun,  terdapat perbedaan  pada  saat  pompa  vakum rusak.  Model Mohr-Coulomb memiliki karakteristik linear-fully
plastic ,  menyebabkan  grafik  tidak  mampu termodelkan dengan baik. Hal ini karena modulus tanah  pada  kondisi loading dan unloading pada model Mohr-Coulomb konstan  dan  identik, sedangkan  pada  umumnya  modulus  tanah unloading lebih  besar  daripada  modulus  tanah loading . Selain itu ketika pompa menyala kembali, daya hisap vakum belum bekerja secara sempurna di  seluruh  area.  Pada  kondisi  pemodelan  daya hisap vakum bekerja secara ideal pada seluruh area ketika pompa aktif kembali, menyebabkan adanya perbedaan  yang  cukup  signifikan  antara  hasil analisa dan hasil pengukuran lapangan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Bapak Ryan  Alexander  Lyman  untuk  diskusi  selama studi.

## DAFTAR PUSTAKA
Basu,  D.,  &  Madhav,  M.  (2000).  Effect  of Prefabricated Vertical Drain Clogging on the  Rate  of  Consolidation:  A  Numerical Study. Geosynthetics International , 189-
215. 10.1680/gein.7.0172 Bjerrum, L., & Simons, N. (1960). Comparison of shear strength characteristics of normally consolidated clays. Norwegian Geotechnical  Institute.  Publ.,  35 ,  13-22. ISSN 0078-1193 Bo,  M.  W.,  Arulrajah,  A.,  &  Nikraz,  H.  (2007).
Preloading  and  prefabricated  vertical drains design for foreshore land reclamation  projects:  a  case  study. Ground Improvement , 67-76. 10.1680/grim.2007.11.2.67
Budhu,  M.  (2011). Soil  Mechanics  and
Foundations. John  Wiley  &  Sons,  Inc. ISBN 978-0-470-55684-9 Chai,  J.,  Carter,  J.  P.,  &  Liu,  M.  D.  (2014).
Methods  of  vacuum  consolidation  and their  deformation  analyses. Ground Improvement , 35-46. 10.1680/grim.13.00017
Chai,  J.,  Miura,  N.,  &  Bergado,  D.  T.  (2008). Preloading  clayey  deposit  by  vacuum pressure  with  cap-drain:  Analyses  versus performance. Geotextiles and Geomembranes 26 ,
220-230. 10.1016/j.geotexmem.2007.10.004
Craig, R. F. (2004). Craig's Soil Mechanics. Spon Press. ISBN 0-203-57441-9 Engineers, U. A. (1990). Engineering and Design Settlement Analysis. Washington DC. EM 1110-1-1904
Indraratna,  B.,  Bamunawita,  C.,  Redana,  I.,  & McIntosh,  G.  (2003).  Modelling  of prefabricated  vertical  drains  in  soft  clay and  evaluation  of  their  effectiveness  in practice. Ground Improvement , 127-137.
10.1680/grim.2003.7.3.127
Punmia, B. C., Jain, A. K., & Jain, A. K. (2005).
Soil  Mechanics  and  Foundations. New Delhi:  Laxmi  Publications  (P)  LTD. ISBN 81-7008-081-9
Rivanga,  N.  U.,  &  Hamdhan,  I.  N.  (2018). Analisis  Vacuum  Consolidation  pada Perbaikan Tanah Lempung Lunak dengan Model Axisymmetric. Reka Racana , 68- 79. 10.26760/rekaracana.v4i1.68
Rixner, J. J., Kraemer, S. R., & Smith, A. (1986).
Prefabricated  Vertical  Drains  Vol.  I, Engineering  Guidelines. Report  No. FHWA/RD-86/168
Schanz, T., Vermeer, P., & Bonnier, P. (1999). The hardening  soil  model:  Formulation  and verification. Beyond  2000  in  Computational Geotechnics . ISBN 90 5809 040 X
Taqwa,  F.  M.  L.,  Hutabarat,  L.  E.,  Ilyas,  T.,  & Prakoso,  W.  A.  (2019,  November). Estimation  of  settlement  induced  land subsidence  of  marine  clay  on  Kamal Muara  Area,  Northern  Jakarta,  based  on the  change  of  pore  water  pressure.  In Journal  of  Physics:  Conference  Series (Vol.  1376,  No.  1,  p.  012007).  IOP Publishing.
Wani,  K.  M.,  &  Showkat,  R.  (2018).  Soil
Constitutive Models and Their
Application in Geotechnical Engineering: A  Review. International  Journal  of Engineering  Research  &  Technology , 137-145. 10.17577/IJERTV7IS040129