analisis kelongsoran lereng dan · pdf filepedoman penggunaan tesis ... dan karunianya maka...

ANALISIS KELONGSORAN LERENG

DAN PENANGGULANGANNYA PADA KM 96+600/B

JALAN TOL CIKAMPEK-PURWAKARTA-PADALARANG

(CIPULARANG)

TESIS

Karya tulis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari

Institut Teknologi Bandung

Oleh

HENDRO ATMODJO

NIM : 250 05 036

Program Studi Rekayasa Geoteknik

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008




(CIPULARANG)

Oleh

HENDRO ATMODJO

NIM : 250 05 036

Program Studi Rekayasa Geoteknik

Institut Teknologi Bandung

Menyetujui,

Pembimbing

Tanggal ....................................

________________________ (Ir. Masyhur Irsyam, MSE, Ph.D. )

i

ABSTRAK




(CIPULARANG)

Oleh

Hendro Atmodjo

NIM : 250 05 036 Tesis ini berisi tentang kelongsoran lereng, mekanisme dan penanggulangannya

pada timbunan tanah clay shale di ruas jalan tol yang vital di Indonesia yaitu jalan

tol Cikampek-Purwakarta-Padalarang (Cipularang). Jalan tol ini dibangun pada

beberapa tahun yang lalu untuk mendukung pertumbuhan ekonomi di Jakarta,

Bandung dan sekitarnya. Jalan tol ini melintasi bukit dan lembah yang

mengandung clay shale pada formasi Miocene Djatiluhur Marl (MDM).

Kelongsoran lereng terjadi pada Mei 2007 di km.96+600/B.

Tesis ini meliputi kondisi subsurface dimana penurunan kekuatan tanah clay shale

diakibatkan ekspos cuaca mengakibatkan pelapukan, perhitungan balik parameter

kuat geser tanah, hasil monitoring pergerakan lereng, analisis geoteknik dan

penggunaan bored pile sebagai pilihan alternatif metode perkuatan.

Analisis geoteknik menggunakan software finite element Plaxis. Model elastis

plastis dan kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb dipilih sebagai model tanah.

Analisis menunjukkan bahwa penanggulangan paling optimum kelongsoran ini

adalah memasang grup bored pile dengan diameter 1 meter yang dimodelkan

dengan elemen elastic-plastic beam. Dengan menggunakan perkuatan bored pile,

Faktor Keamanan lereng minimum menjadi meningkat dan mencapai 1,3.

Kata-kata kunci : kelongsoran, jalan tol, clay shale, perhitungan balik, elemen

hingga, elastis plastis, bored pile

ii

ABSTRACT

SLOPE STABILITY ANALYSIS AND SOLUTION

AT KM 96+600/B OF CIKAMPEK-PURWAKARTA-

PADALARANG (CIPULARANG) TOLL ROAD

By

Hendro Atmodjo NIM : 250 05 036

This thesis presents slope failure causes, mechanism and a selected solution of an embankment on clay shale in one of most vital highways in Indonesia, the Cipularang Toll Road. The toll road was constructed in several years ago in order to support economic growth in Jakarta, Bandung and the surrounding area. The toll road had to pass hills and valleys on clay shale of the Miocene Djatiluhur Marl (MDM) formation. The slope failure was occurred in May 2007 at Km 96+600/B. This thesis covers analysis for subsurface condition, clay shale degrading strength due to exposure, back calculated strength parameters of degrading shale, slope movement monitoring result, and geotechnical analysis for obtaining alternative solutions. The geotechnical analyses were performed by utilizing PLAXIS, finite element software. The elastic-plastic constitutive model and the Mohr-Coulomb failure criteria were chosen to model soils. The analysis indicated that the most optimum solution to solve the slope failure is by adding a group of bored piles with diameter of 1.0 meter that are modeled by using elastic-plastic beam element. Using these bored piles, the minimum safety factor of the slope can be increased and its value become 1.30.

Key words : slope failure, toll road, clay shale, back calculated, finite element,

elastic plastic, bored piles

iii

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS

Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut

Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta

ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut

Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi

pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus

disertai kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.

Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin

Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

iv

Dipersembahkan kepada Lilis, Kea, Haydar, Afra tersayang

v

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat

dan karuniaNya maka penelitian dan penulisan tesis ini telah dapat diselesaikan.

Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan

magister pada Program Studi Rekayasa Geoteknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung.

Dengan kerendahan dan ketulusan hati penulis mengucapkan banyak terima kasih

kepada:

Bapak Ir. Masyhur Irsyam, MSE, Ph.D, sebagai dosen pembimbing dalam

mengerjakan penelitian dan menyelesaikan penulisan tesis ini.

Bapak Prof.Dr.Ir.A.Azis Djajaputra, MSCE dan Bapak Ir.Endra Susila, MT, Ph.D,

sebagai dosen penguji pada seminar dan sidang tesis yang banyak memberikan

bantuan dan saran dalam penyelesaian tesis ini.

Teman-teman kuliah Geoteknik ITB 2005: Pandu, Frits, Irwan Lie, Nengah, Desi,

Ingrid dan teman-teman di LAPI ITB: Agus Himawan, Muliana, Bapak Oon serta

bapak-bapak di kantor PT Jasamarga (Persero) Tbk: Bapak Frans S. Sunito,

Bapak Syarifuddin Alambai, Bapak AD Panjaitan, Bapak Sarwono Oetomo,

Bapak Adityawarman, Bapak Alan Rachlan, Bapak Ramdhan Akhir, Bapak

Letnantoro, Bapak Slamet Sudrajat dan juga Syakur, Himajaya, Yanto yang

banyak membantu dalam pengumpulan, pengolahan data dan penyusunan tesis ini.

Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi semuanya dalam mendalami rekayasa

geoteknik. Kritik, saran dan masukan yang mengarah pada kesempurnaan tesis ini

akan diterima dengan senang hati.

Bandung, Juni 2008

Hendro Atmodjo

vi

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...................................................................................................

ABSTRACT ................................................................................................

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS .........................................................

PERUNTUKAN ..........................................................................................

KATA PENGANTAR .................................................................................

DAFTAR ISI……………………………………………………………....

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................

DAFTAR TABEL .......................................................................................

Bab I Pendahuluan………………………………….……………...........

I.1 Latar Belakang……………………….……………………...........

I.2 Maksud dan Tujuan ………………………………………............

I.3 Ruang Lingkup Penelitian……….…………………………..........

I.4 Metodologi Penelitian……………………………………….........

I.5 Sistematika Penulisan……………………………………….........

Bab II Tinjauan Pustaka…………………………………………………

II.1 Konsep Kestabilan Lereng…………………………......................

II.2 Keruntuhan Lereng….…………………………............................

II.3 Perilaku Tanah................................................................................

II.4 Pengaruh Kondisi Air Tanah terhadap Kestabilan Lereng.............

II.5 Pengaruh Gempa terhadap Kestabilan Lereng...............................

II.6 Analisis Kestabilan Lereng............................................................

II.7 Metode Stabilitas Lereng...............................................................

II.8 Seleksi Pemilihan Metode Stabilitas Lereng..................................

Bab III Metodologi Penelitian……………………………………………

III.1 Umum………….……………………………………….................

III.2 Pengumpulan Data .........................................................................

III.3 Proyek Jalan Tol Cipularang .........................................................

III.4 Pekerjaan Proyek Seksi 3.1 Jalan Tol Cipularang ........................

III.5 Kondisi Tanah ..………………………………….........................

i

ii

iii

iv

v

vi

viii

xiii

1

1

3

3

4

5

7

7

7

14

18

19

20

37

40

53

53

53

55

63

72

vii

III.6 Pengolahan Data Dengan Analisis Balik ..………........................

Bab IV Analisa Data dan Pembahasan…………………………………...

IV.1 Analisis Balik Program Plaxis 7.2 .................................................

IV.2 Analisis balik program Slope/W.....................................................

Bab V Analisa Alternatif Penanggulangan Kelongsoran Lereng ...............

V.1 Alternatif Penanggulangan Kelongsoran Lereng ...........................

V.2 Perkuatan lereng menggunakan Buttressing ……………………

V.3 Perkuatan lereng menggunakan sheet pile .....................................

V.4 Perkuatan menggunakan Bored Pile ..............................................

Bab VI Kesimpulan ..................................................................... ..............

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

89

91

91

91

115

115

115

116

117

128

130

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Tipe kelongsoran Jatuhan .............................................. 10

Gambar II.2 Tipe kelongsoran Rubuhan ............................................ 11

Gambar II.3 Tipe kelongsoran gelincir .............................................. 11

Gambar II.4 Tipe kelongsoran sebaran .............................................. 12

Gambar II.5 Tipe kelongsoran aliran ................................................. 12

Gambar II.6 Susunan kimiawi mineral montmorillonite …………... 15

Gambar II.7 Kuat geser residual (Gartung) ....................................... 17

Gambar II.8 Kuat geser residual (Stark & Duncan) .......................... 17

Gambar II.9 Kuat geser residual (Skempton) .................................... 18

Gambar II.10 Perhitungan Head Tekanan Air Pori (Piezometric

Surface)………………………………………………..

19

Gambar II.11 Perhitungan Head Tekanan Air Pori (Phreatic

Surface)………………………………………………..

19

Gambar II.12 (a) Selubung Mohr-Coloumb Elemen tanah ....................... 21

Gambar II.12 (b) Vektor tegangan ............................................................ 21

Gambar II.13 Selubung kuat geser ....................................................... 22

Gambar II.14 Pembagian massa tanah yang menggelincir ................. 24

Gambar II.15 Gaya-gaya yang bekerja pada irisan .............................. 24

Gambar II.16 Nilai Koreksi fo pada metode simplifikasi Janbu .......... 29

Gambar II.17 Macam definisi dari faktor keamanan ........................... 30

Gambar II.18 Hubungan normalize unbalance force vs FK ................ 32

Gambar II.19 Penggalian tanah bagian atas lereng .............................. 37

Gambar II.20 Buttressing ……………………………………………. 38

Gambar II.21 Penempatan drain blanket di bawah timbunan ............. 38

Gambar II.22 Penggunaan soil nailing ................................................ 39

Gambar II.23 Sistem koordinat tiga dimensi dan korversi tanda

untuk tegangan ..............................................................

42

Gambar II.24 Permukaan leleh model Mohr-Coulomb pada principal

ix

stress space (c=0) .......................................................... 45

Gambar II.25 Definisi E0 dan E50 ...................................................................................... 48

Gambar III.1 Diagram Alir Prosedur Analisis .................................... 54

Gambar III.2 Rencana Jalan Tol Di Pulau Jawa ................................. 57

Gambar III.3 Peta Jalan Tol Cipularang Tahap II ............................... 58

Gambar III.4 Kondisi Awal Sebelum Pekerjaan Proyek ..................... 63

Gambar III.5 Pekerjaan Land Clearing ............................................... 64

Gambar III.6 Lapisan Tanah Awal ...................................................... 65

Gambar III.7 Pengupasan dan pembuangan tanah Clay Shale ............ 65

Gambar III.8 Test tanah dasar menggunakan penetrometer ................ 66

Gambar III.9 Pekerjaan Awal Penimbunan Badan Jalan Tol .............. 67

Gambar III.10 Proses Penimbunan Badan Jalan Tol ............................. 67

Gambar III.11 Proses Pekerjaan Lereng Badan Jalan Tol ..................... 68

Gambar III.12 Lereng Timbunan Badan Jalan Tol ............................... 68

Gambar III.13 Proses Pemadatan Lereng Timbunan Badan Jalan Tol . 69

Gambar III.14 Proses Pemadatan Timbunan Badan Jalan Tol .............. 69

Gambar III.15 Sand Cone Test untuk kepadatan tanah ......................... 70

Gambar III.16 Speedy Moisture Test untuk kepadatan tanah ................ 70

Gambar III.17 Hasil Pemadatan Tanah Timbunan Badan Jalan Tol ..... 71

Gambar III.18 Lokasi Kaki Lereng Timbunan sebagai Disposal area . 71

Gambar III.19 Pemasangan cerucuk batang kelapa pada lereng yang

longsor pada saat pekerjaan penimbunan (Oktober

2004) ..............................................................................

72

Gambar III.20 Peta geologi daerah penelitian ....................................... 74

Gambar III.21 Kontur Tanah Awal daerah penelitian ........................... 75

Gambar III.22 Kondisi Badan Jalan di KM 96+660 B (Mei – Juni

2007) …………………………………………………..

75

Gambar III.23 Kondisi Badan Jalan di KM 96+660 B (Nov - Des

2007) …………………………………………………..

76

Gambar III.24 Retak-retak pada bahu jalan (28 Januari 2008) ………. 76

Gambar III.25 Setelah overlay dengan aspal (18 Februari 2008) ……. 76

x

Gambar III.26 Kondisi Badan Jalan di KM 96+660 B (Nov – Des

2007) …………………………………………………..

77

Gambar III.27 Kelongsoran material disposal pada kaki timbunan

km.96+660/B .................................................................

77

Gambar III.28 Prediksi bidang longsor ................................................. 78

Gambar III.29 Prediksi Lapisan Tanah daerah penelitian berdasarkan

hasil pemboran tanah .....................................................

81

Gambar III.30 Lokasi titik unting-unting dan inklinometer .................. 82

Gambar III.31 Prediksi Bidang longsor dari hasil pemantauan

Inclinometer dan unting-unting .....................................

85

Gambar III.32 Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak

batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun ...............

88

Gambar IV.1 Cross Section Asbuilt Drawing km 96+600 ………….. 93

Gambar IV.2 Cross Section Asbuilt Drawing km 96+625 …………. 94

Gambar IV.3 Cross Section Asbuilt Drawing km 96+650 ………….. 95

Gambar IV.4 Hasil Prediksi Penampang Cross Section dari Asbuilt

Drawing Daerah Penelitian km 96+600 ………………

96

Gambar IV.5 Perkiraan pelapisan tanah dan parameter tanah pada

km 96+600 .....................................................................

97

Gambar IV.6 Pemodelan mesh elemen hingga ................................... 98

Gambar IV.7 Hasil Akhir Analisis Stabilitas Lereng Timbunan KM

96+660B (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1 dengan

kedalaman bidang longsor 12 meter) ............................

101

Gambar IV.8 Connectivities (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1 dengan


102

Gambar IV.9 Vertical Displacements extreme (c = 5 kPa, φ = 120,

SF = 1 dengan kedalaman bidang longsor 12 meter) ....

103

Gambar IV.10 Total incremental displacements (c = 5 kPa, φ = 120,

SF = 1 dengan kedalaman bidang longsor 12 meter) ....

104

Gambar IV.11 Total Displacements (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1

dengan kedalaman bidang longsor 12 meter) ................

105

xi

Gambar IV.12 Horizontal displacements (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1


106

Gambar IV.13 Horizontal increamental displacements (c = 5 kPa, φ =

120, SF = 1 dengan kedalaman bidang longsor 12

meter) .............................................................................

107

Gambar IV.14 Total strains (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1 dengan


108

Gambar IV.15 Incremental total strains (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1


109

Gambar IV.16 Active pore pressures (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1


110

Gambar IV.17 Active water head (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1 dengan


111

Gambar IV.18 Flow field (c = 5 kPa, φ = 120, SF = 1 dengan


112

Gambar IV.19 Hasil Analisis Balik Stabilitas Lereng KM 96+660B

menggunakan Program Slope/W (c = 7 kPa, φ = 140 ,

SF = 1 dengan kedalaman bidang longsor 11 meter ) ...

113

Gambar V.1 Ketidakstabilan lereng dengan alternatif perkuatan

Buttressing .....................................................................

116

Gambar V.2 Detail sheet pile ........................................................... 116

Gambar V.3 Ketidak stabilan lereng dengan menggunakan alternatif

perkuatan sheet pile .......................................................

117

Gambar V.4 Pemasangan bored pile atas/baris ke-1 (FK meningkat

menjadi =1.15) ...............................................................

118

Gambar V.5 Pemasangan Bored Pile baris ke-1 dan baris ke-2 (FK

menjadi =1,3) .................................................................

118

Gambar V.6 Diagram momen pada bored pile di KM 96+660B ....... 119

Gambar V.7 Diagram interaksi momen bored pile untuk analisis

penulangan .....................................................................

119

xii

Gambar V.8 Tulangan bored pile ....................................................... 120

Gambar V.9 Ilustrasi tumpuan pile cap ……………………………. 120

Gambar V.10 Detail tulangan lentur pile cap ...................................... 122

Gambar V.11 Detail tulangan momen pile cap .................................... 123

Gambar V.12 Perkuatan bored pile tahap 1 ......................................... 124

Gambar V.13 Perkuatan bored pile tahap 2 ......................................... 125

Gambar V.14 Lokasi Pemasangan Bored Pile 2 Baris ........................ 126

Gambar V.15 Kondisi gempa (A0 = 0.23G periode ulang 500 th)

dengan metode pseudostatik. FK = 1,0 terjadi pada

lereng jalur A (tanpa perkuatan). FK jalur B > 1.0 .......

127

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Skema Klasifikasi Kelongsoran …………………………. 13

Tabel II.2 Klasifikasi kecepatan gerakan lereng ................................. 14

Tabel II.3 Tingkat swelling untuk berbagai clay minerals ................. 16

Tabel II.4 Kondisi keseimbangan statik yang dipenuhi metode

keseimbangan batas ............................................................

25

Tabel II.5 Besar Faktor Keamanan (FK) ............................................ 31

Tabel II.6 Hasil analisis pseudostatic lereng yang runtuh pada saat

terjadi gempa ......................................................................

34

Tabel II.7 Korelasi untuk Lempung .................................................... 48

Tabel II.8 Korelasi untuk Pasir ........................................................... 48

Tabel III.1 Proyek Pembangunan Jalan Tol Cipularang Tahap II ........ 59

Tabel III.2 Pembagian Seksi Pembangunan Jalan Tol Cipularang

Tahap II ..............................................................................

60

Tabel III.3 Pekerjaan Tanah, Drainase dan Concrete Barrier Proyek

Pembangunan Jalan Tol Cipularang Tahap II ....................

61

Tabel III.4 Pekerjaan Struktur dan Perkerasan Proyek Pembangunan

Jalan Tol Cipularang Tahap II ............................................

62

Tabel III.5 Hasil Pemboran Mesin daerah penelitian (BM I) .............. 79

Tabel III.6 Hasil Pemboran Mesin daerah penelitian (BM II) ............. 80

Tabel III.7 Profil Pergerakan Tanah Pada Inclinometer yang Tegak

Lurus Dengan Timbunan ....................................................

83

Tabel III.8 Profil Pergerakan Tanah Pada Inclinometer yang Searah

Dengan Timbunan ..............................................................

84

Tabel III.9 Jenis-jenis tanah …………………………………………. 86

Tabel III.10 Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak

muka tanah untuk masing-masing wilayah gempa

xiv

Indonesia ............................................................................ 87

Tabel IV.1 Hasil Proses Analisis Balik Daerah Penelitian …………... 99

Tabel V.1 Properti sheet pile ............................................................... 116

Tabel V.2 Properti bored pile .............................................................. 118

analisis kelongsoran lereng dan · pdf filepedoman penggunaan tesis ... dan karunianya maka...

Documents