25
Oct

Dinding Diafragma Untuk Ekskavasi Besmen

Written by Gouw Tjie Liong, Ir., M.Eng, ChFC, PhD. Posted in GTL Interviews

Majalah Konstruksi, Nomor 164, Desember 1991

Harga tanah yang makin tinggi di kota-kota besar seperti di Jakarta, mendorong pemilik memanfaatkan semaksimal mungkin lahannya. Bukan saja bangunan menjadi kian jangkung, juga makin dirasakan perlunya pembuatan besmen yang lebih dalam lagi. Saat ini, di Jakarta maksimal baru ada 3 lantai besmen, tapi konon ada bangunan yang merencanakan untuk membangun 6 lantai besmen. Semakin dalam besmen dituntut penggunaan teknologi ekskavasi yang lebih canggih, baik dari pertimbangan kepraktisan pelaksanaan maupun cost-nya.

Penggunaan struktur penahan tanah (retaining wall) dengan sheet-piling merupakan sistem yang biasa dijumpai. Namun sistem itu akan tidak memadai lagi untuk pembuatan dinding besmen yang lebih dalam. Alternatifnya adalah menggunakan konstruksi dinding diafragma (diaphragm-wall). Tentang konstruksi dinding diafragma ini dibahas dalam seminar “The Application of New Techniques to Solve Deep Basement and Foundation Problems” pertengah Oktober lalu di Jakarta, yang diselenggarakan atas kerjasama Universitas Tarumanegara dan HATTI. Dalam seminar ini menampilkan salah seorang pakar geoteknik terkemuka di dunia, M. Gambin dari Perancis (P.T. Soletache Bachy Indonesia). Ia dikenal sebagai tokoh paling terkemuka di dunia dalam bidang Ground-Improvement. Pembicara lain dalam seminar ini adalah Y. Chiffoleau (juga dari SBI) dan Ir. Gouw Tjie Liong, M.Eng. Direktur PT Limara Engineering.

Di atas 3 lantai lebih ekonomis

Teknik dinding diafragma telah dikembangkan sejak perang dunia kedua, untuk pembuatan struktur retaining wall beton bertulang dari muka tanah yang ada dan sebelum melakukan ekskavasi. Menurut Gambin, pada dasarnya proses pembuatan dinding diafragma terdiri dari pembuatan slot (lubang yang memanjang) dalam tanah yang tetap terbuka dan stabil karena di dalamnya terisi penuh lumpur bentonit (bentonite slurry). Ke dalam slot dimasukkan tulangan, kemudian dilakukan pengecoran dengan sistem tremi mulai dari dasar lubang dan lumpur bentonite secara bertahap juga terdesak keluar hingga habis. Panjang dari slot (atau biasanya disebut sebagai panel) umumnya sekitar 5 m. Dengan cara konstruksi panel-panel demikian, terbentuk suatu dinding yang kontinyu.

Mula-mula membuat dinding pengarah (guide walls) yang merupakan dua balok paralel yang dipisahkan pada jarak lebih lebar daripada lebar dinding diafragma yang akan dibangun dan dicor secara akurat di lokasi dinding. Bagian atasnya biasanya dekat dengan permukaan tanah asli dengan kedalaman 1 m dan lebar 0,5 m. fungsi utamanya adalah untuk mengarahkan peralatan ekskavasi (excavation grab) sehingga menghasilkan panel yang vertikal dan tepat posisinya.

Dalam kondisi normal, penggalian menggunakan  clamshell atau grab yang bisa dipasang “kelly bar” atau digantung dengan kabel. Grab yang dioperasikan oleh kabel telah banyak digunakan di Hongkong, karena grab tipe itu bisa melakukan aktifitas pemotongan secara cepat untuk mengatasi bolder atau hambatan. Penggalian juga bisa dilakukan dengan “hydrofraise” Hydromill drilling machine, yang bisa digunakan pada berbagai kondisi tanah, dari mulai tanah kohesif (lanau, pasir, gravel, dan batuan hingga 10 cm) sampai hard-rock. Tipe alat penggali ini cocok dipakai di daerah padat perkotaan karena menimbulkan vibrasi yang kecil dan ketelitian arah vertikal yang prima.

Dinding diafragma biasanya didesain sebagai struktur balok atau slab yang ditopang oleh struts dan dinding atau slab lantai selama ekskavasi. Dalam banyak kasus, penyediaan sistem penguat (shoring system) untuk dinding diafragma memiliki porsi biaya yang cukup signifikan.

Di suatu daerah yang memungkinkan adanya fleksibilitas dalam layout dinding diafragma, maka biaya sistem perkuatan dan kepadatan baja tulangan bisa dikurangi dengan membuat bentuk lingkaran. Dengan bentuk demikian, panel-panel dinding diafragma bisa dipandang berperilaku sebagai segmen-segmen dalam struktur busur dan dengan demikian secara efektif saling mendukung.

Metode dinding diafragma berbentuk lingkaran telah diperkenalkan di Asia dalam proyek konstruksi jaringan MRT di Hongkong. Bentuk lengungan dinding diafragma yang ada mulai dari bentuk seluler, elip dan shaft yang berdiameter besar hingga 50 m. bentuk dinding diafragma elip baru-baru ini telah digunakan pada proyek Orient Plaza di Manila.

Di samping dalam bentuk cor setempat, struktur dinding diafragma juga bisa dibuat secara precast. Sistem precast tersebut telah banyak digunakan di seluruh dunia sebagai metode alternatif sistem cor setempat dengan sistem precast, memungkinkan dibuat di dinding yang lebih baik permukaannya, sehingga tidak diperlukan treatment yang khusus dan bisa merupakan dinding yang selesai. Panel-panel dinding bisa dalam bentuk beton pracetak bertulang biasa atau pratekan.

Tentang seberapa jauh sistem dinding diafragma lebih ekonomis dibanding menggunakan sistem konvesional, menurut Chiffoleau, untuk kedalaman lebih dari 10 m atau di atas 3 lantai besmen sistem dinding diafragma mulai lebih ekonomis, dan bahkan merupakan solusi satu-satunya. Khususnya kalau muka air tanah cukup tinggi, karena konstruksi tersebut bisa menahan rembesan (seepage) secara efektif. Konstruksi dinding diafragma berfungsi ganda, di samping sebagai retaining wall, juga merupakan dinding besmen yang permanen. Sementara sheet pile tidak bisa berfungsi sebagai dinding permanen, di samping mengurangi luas areal yang ada, karena dinding basemen harus dibuat di sebelah sheet pile, soldier pile, dan lain-lain.

Dua pakar konstruksi masing-masing Dr. Ir. Chaidir A. Makarim dan Ir. S.P. Lima Sall, M.Sc., secara terpisah menanggapi bahwa sistem konstruksi dinding diafragma di Indonesia memiliki prospek yang cerah, mengingat sekarang sudah ada kecenderungan untuk membangun basemen lebih dalam dari 3 lantai.

Dr. Chaidir Kepala Laboratorium Geoteknik Universitas Tarumanegara yang juga selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNTAR mengungkapkan, bahwa dari segi keamanan dan mendapatkan ruang yang lebih besar, sistem tersebut lebih bagus. “Kalau memang di atas 3 lantai besmen lebih kompetitif, kita antusias sekali menanggapi hal itu, karena kita sudah mulai memasuki besmen lebih dari 3 lantai,” ujarnya.

Skema ekskavasi konstruksi dinding diafragma

Skema ekskavasi konstruksi dinding diafragma

Menurutnya, kelemahan sheet pile adalah kurang memiliki kekauan arah lateral sehingga perlu diperkuat dengan ground anchor, di samping itu sheet pile tidak bisa dimanfaatkan sebagai dinding. Sheet pile malah mengurangi space yang ada, apalagi kalau ada yang melengkung ketika dipancang. Selain itu untuk konstruksi kedap air dinding diafragma juga lebih baik.

LimaSalle yang juga Direktur Utama P.T. Dacrea Engineering Consultants, memiliki pandangan yang senada bahwa sistem dinding diafragma akan lebih ekonomis untuk pembuatan besmen yang lebih dalam, dibanding sistem sheet pile. Menurutnya, kendalanya barangkali soal bentonite-slurry-nya, kalau masih harus diimpor tentu akan sangat mahal, tapi kalau bisa digunakan produk dalam negeri akan lebih ekonomis. Karena lumpur bentonite dalam negeri terbukti sudah banyak dipakai pada pengeboran minyak di Indonesia.

Menanggapi tentang penggunaan bentonit dalam negeri, kepada Konstruksi Chiffoleau mengemukakan, hal itu bisa dilakukan, asal bahan tersebut memenuhi persyaratan yang ditetapkan. Pihaknya (Soletache Bachy Indonesia) kini sedang melakukan pengujian dari beberapa sampel lumpur bentonit produksi dalam negeri, di laboratorium yang ada di Perancis.

Pondasi “Barrette”

Beberapa tahun terakhir, pondasi “barrette” menjadi semakin populer di Asia, baik untuk gedung maupun struktur bangunan sipil. Metode konstruksi dari pondasi barrette sama seperti pembuatan dinding diafragma, hanya saja bentuknya persegi panjang. Jenis pondasi ini sangat cocok untuk menahan beban-beban dan momen yang besar. Karena bentuknya yang persegi panjang, pondasi barrette dapat diorientasikan untuk memberikan ketahanan momen yang maksimum pada arah yang dikehendaki.

Di Hongkong, pondasi barrette ada yang memiliki kedalaman hingga 70 m, bahkan di tempat lain ada yang mencapai 100 m. seringkali diperlukan penggalian sedalam itu, guna mencapai bedrock atau material pondasi lain. Jika lapisan bedrock sangat dalam, beban pondasi perlu didukung baik oleh tahanan friksi (skin friction) maupun tahanan ujungnya (end bearings). Dalam presentasinya tentang sistem pondasi barrette ini, dikemukakan oleh Gambin, tes-tes yang telah dilakukan menunjukkan bahwa pondasi barrette bisa didesain secara efisien sebagai tiang friksi dan end bearing, yang duduk di atas granit yang terdekomposisi. Pondasi barrette juga bisa digunakan pada metode “top down construction”, suatu metode yang sering digunakan di Hongkong untuk mempercepat waktu konstruksi. Dengan metode konstruksi “top-down”, pelaksanaan konstruksi struktur atas dikerjakan bersamaan dengan penggalian besmen.

Tentang daya dukung tiang barrette ini, menurut Chiffoleau, bisa mencapai 1500 ton/tiang, bahkan di Hongkong ada yang mencapai 2000 ton/tiang. Untuk melakukan loading test tiang dengan daya dukung raksaa itu tentu diperlukan gundukan blok beton yang lebih tinggi. Dengan daya dukung yang besar itu maka sebuah tiang barrette bisa menggantikan empat tiang bor diameter 1 m. keuntungan dari hanya menggunakan satu tiang barrette (dibanding 4 tiang bor) itu, adalah dari kekuatan friksi lebih besar, karena luar perimeter tiangnya lebih besar. Keuntungan lain adalah bahwa barrette tidak memerlukan pile cap.

Perbaikan Tanah

Di samping membahas konstruksi dinding diafragma dan pondasi barrette, Gambn yang didampingi oleh Ir. Gouw juga membahas tentang teknik perbaikan tanah (ground improvement). Menurut Gambin, perbaikan tanah di daerah yang rawan gempa merupakan hal penting untuk memperbaiki formasi yang lepas pada tanah, bukan saja untuk meningkatkan daya dukung dan mengurangi settlement, juga untuk mengurangi potensi likuifaksi yang bisa menyebabkan kerusakan sewaktu terjadi gempa.

Disebutkan, beberapa teknik perbaikan tanah, misalnya : thermal-treatment, freezing, chemical, mechanical metod, sand drain (Moran tahun 1926), vibro compaction (Keller 1935), Explosive, dan impact at ground (Menard-Soletanche 1972). Thermal treatment biasanya digunakan pada jenis tanah yang mudah runtuh (collapsable soil), seperti digunakan di Uni Soviet, yaitu dengan cara memasukkan panas ke dalam tanah sehingga mengeras seperti batu bata. Metode itu disebut juga sebagai “membuat bata di tempat” (to make brick in place). Untuk metode perbaikan tanah dengan pemberian impact atau disebut sebagai Dynamic Consolidation (DC), pada tanah clay bisa memperbaiki daya dukung sekitar 100% (sampai 100 kPa=10 ton/m2), pada tanah kelanauan (silt) bisa 200%, sedangkan pada tanah pasir bisa mencapai 300-400 %.

Menurut Gouw, vibro compaction merupakan proses pemadatan tanah dalam, baik di atas dan di bawah muka air tanah , dengan cara memasukkan “vibrating poker”. Masuknya  poker hingga kedalaman yang dikehendaki dicapai dengan beratnya sendiri dan getarannya, seringkali dibantu dengan tekanan air atau udara di bagian ujung poker untuk memudahkan penetrasi hingga kedalaman yang lebih besar. Seringkali backfill berbutir kasar dimasukkan ke dalam tanah, sehingga terbentuk tanah yang padat di antara volume tanah yang dipadatkan. Jika material back fill memakai pasir disebut “sand (compaction) piles”, sedangkan jika digunakan pecahan batu (gravel) disebut sebagai “stone columns”.

Tujuan dari vibro compaction adalah untuk memperbaiki kondisi tanah bawah yang jelek secukupnya, sehingga struktur atau konstruksi yang direncanakan bisa dibangun langsung di atas tanah yang telah diperbaiki atau di atas pondasi dangkal. Itu bisa dicapai dengan menambah shear-strength, mengurangi kompresibilitas, di daerah gempa mengurangi potensi likuifaksi. Namun menurut Gouw, penggunaan peralatan dan metode yang tepat memiliki pengaruh yang besar terhadap efektifitas dari teknik vibro compaction. Peralatan dan metode konsruksi yang tidak benar bisa mengakibatkan kesulitan-kesulitan. Untuk itu disarankan bahwa setiap pekerjaan perbaikan tanah hendaknya dikerjakan di bawah wewenang (bukan saja supervisi) geteotechnical engineer yang berpengalaman.


 

Trackback from your site.

Gouw Tjie Liong, Ir., M.Eng, ChFC, PhD

Mr. Gouw is a certified Professional Geotechnical Engineer. He has been working in the field of Geotechnical Engineering since 1984. His expertise covering geotechnical investigation, soil intrumentation, deep foundation and excavation for high rise buildings, pile load testing (Static and PDA), pile integrity testing (PIT), sonic logging test, vibration monitoring, slope stability, ground anchors, pumping test, dewatering, micropiles, tunnelling and ground improvement works, e.g. dynamic compaction, vertical drain, vibro-compaction, geosynthetic and grouting. The jobs cover more than 180 projects in Indonesia, Singapore and Srilanka. He has a great passion in the teaching and disseminating of geotechnical engineering knowledge. He serves as lecturer since late 1984. Currently, he serves as a senior lecturer at Bina Nusantara University, Jakarta, Indonesia. He also conduct regular geotechnical training for engineers. He also chaired the Indonesian Chapter of International Geosynthetics Society since 2006. He has published 80 papers and 22 technical notes.

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.

Geotechnical Course

  • Soil Mechanis
  • Soil Investigation
  • Foundation Engineering
  • PIT, PDA, Sonic Logging
  • Slope Stabilization
  • Geotechnical Instrumentation
  • Deep Excavation
  • Ground Improvement
  • Geotechnical Instrumentation
  • Earthquake
  • Liquefaction Analysis
  • Application of Geotechnical Software
  • Other Geotechnical Course

Learn more

Motivational Course

  • Cultivating Engineering Judgment
  • The Problem of Engineer
  • How I Present Myself
  • Light Up
  • Toward Successful Engineering Career
  • Pressure lead to Success
  • The Up and Down of My Life
  • Theory of Emptiness
  • Turning Thought into Reality
  • Young Engineer