EVALUASI KONDISI REMBESAN BENDUNGAN URUGAN TANAH I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Bendungan harus didesain dan dijaga terhadap terjadinya pengendalian rembesan yang aman. Jika tidak, bendungan bendungan akan mengalami masalah akibat rembesan yang berlebihan. Rembesan berlebihan mungkin dapat berpengaruh terhadap keamanan bendungannya sendir sendiri, i, jika jika tidak tidak dilak dilakuk ukan an tinda tindaka kan n perba perbaika ikan n yang yang tepat tepat.. Masa Masalah lah dasar dasar adala adalah h membedakan membedakan bagaimana rembesan berpengaruh berpengaruh terhadap suatu bendungan bendungan dan apa tindakan perbaikannya, bila ada, yang harus dilakukan untuk menjamin bahwa rembesan tidak membahayakan keamanan bendungan. Air yang disimpan di dalam suatu waduk akan cenderung mencari jalan keluar (mengalir) ke bagian hilirnya. Rembesan adalah air waduk yang mencari jalannya melalui material yang porus atau suatu rekahan baik yang ada di dalam tubuh maupun ondasinya. !aya atau tekanan air rembesan dapat menimbulkan alur air baru atau alur eksisting hingga bendungan bendungan rekah. Jadi, pengendalian pengendalian rembesan adalah merupakan aktor sangat penting dalam desain, pelaksanaan konstruksi dan "#$ bendungan. %ntu %ntuk k itu, itu, perl perlu u dila dilaku kuka kan n insp inspek eksi si &isu &isual al terh terhad adap ap bend bendun unga gan n dan dan bang bangun unan an pelengkapnya serta diperiksa mengenai dokumen'dokumen yang ada sebagai petunjuk awal awal terhada terhadap p kemungk kemungkinan inan terjadin terjadinya ya keruntuh keruntuhan an akibat akibat rembesa rembesan. n. okumen okumen dan inormasi lain, misalnya kondisi geologi, spesiikasi konstruksi, dan catatan inspeksi yang lalu adalah merupakan masukan yang penting. Apabila suatu masalah rembesan telah teridentiikasi, maka dapat ditentukan penyebab dan tindakan perbaikan yang diperlukan. $engelolapemilik bendungan sebaiknya memahami masalah rembesan dan memastikan keam keaman anan an bend bendun unga gan n dan dan bang bangun unan an asi asili lita tasn snya ya terh terhad adap ap baha bahaya ya remb rembes esan an.. $emantauan juga penting dilakukan dan alat pengendali rembesan siap ada di tempatnya. Modul ini berisikan mengenai latar belakang inormasi terhadap e&aluasi dan pemantauan pemantauan rembesan serta berbagai model keruntuhan akibat rembesan. 1.2 Sejara A!al De"a#n Ben$%ngan *ebe *ebelum lum abad abad ke'+ ke'+,, pemb pemban angu guna nan n bend bendun unga gan n uruga urugan n tanah tanah atau atau batu batu adala adalah h meru merupa paka kan n seni seni ters tersen endi diri ri.. Bend Bendun unga gan n dide didesa sain in deng dengan an meng menggu guna naka kan n atur aturan an berdasarkan berdasarkan pengalaman pengalaman ( rule of thumb), thumb ), intuisi atau perasaan atau dengan pengalaman masa lalu. -amun, berdasarkan dari peristiwa kegagalan bendungan yang telah terjadi, sebagian besar disebabkan oleh rembesan yang tidak terkendali. Bahka Bahkan n pada pada abad abad ke'+ ke'+,, desai desain n bend bendun unga gan n uruga urugan n seba sebagia gian n besar besar berda berdasar sarkan kan pengalaman atau pengamatan yang telah lalu. $ada tahun /01, suatu studi terhadap kegagalan bendungan urugan tanah menunjukkan bahwa sekitar 23 disebabkan oleh tidak terkendalinya rembesan yang menelan banyak korban jiwa dan harta. *alah satu
1
alasan keterlambatan mengenai perkembangan analisis desain untuk bendungan urugan yang terlambat dibandingkan dengan bendungan beton gra&iti adalah mekanisme dari rembesan belum diahami secara rinci, meskipun bendungan beton juga dapat runtuh akibat akibat rembesan rembesan yang yang mengha menghasilka silkan n tekanan tekanan angkat angkat yang yang tinggi tinggi yang yang mengaki mengakibat batkan kan terjadinya retakan besar. $engalaman banyak diambil dari gagalnya bendungan di atas lapisan pasir dan kerikil di 4ndia, 5imur 5engah dan Arika. *etelah *etelah dekade dekade tahun tahun /+'an /+'an,, desain desain dan konstruks konstruksii bendun bendungan gan dan pengen pengendali dalian an rembe rembesan san berke berkemba mbang ng sesua sesuaii deng dengan an perke perkemba mbang ngan an ilmu ilmu dan dan tekno teknolog logi. i. -amun -amun,, pengala pengalaman man tetap tetap memegan memegang g peranan peranan penting penting66 kegagal kegagalan an bendun bendungan gan tetap tetap terjadi terjadi sebagai hasil dari kondisi ondasi yang tidak dikenali, yakni 7 ' ' ' '
desain ya yang bu buruk, kend kendali ali mutu mutu konstr konstruks uksii yang yang tidak tidak mema memada dai, i, kura kurang ngny nya a pemel emelih ihar araa aan, n, krang rangny nya a siste sistem m pema pemant ntau auan an..
1.& E'(l%"# )ara Pengen$al#an Re*+e"an *ejarah pembangunan bendungan adalah mulai sekitar tahun 0 *.M di Mesir yang kemudian dibawa ke 5imur 5engah yang berkaitan dengan sungai 8rat dan 5igris. $ada awlnya bendungan dibangun untuk menyimpan air yang dimanaatkan sebagai air irigasi dan air baku manusia dan binatang binatang ternaknya saat musum kering. kering. Bendungan Bendungan dibangun dibangun dengan menggunakan meterial yang ada di sekitarnya. Bendungan batu dibangun dengan cara coba'coba dan disadari bahwa bendungan batu menggunakan material yang lebih ekonomis dibandingkan urugan tanah, supaya lereng tetap stabil akibat bahaya rembesan. Berdasarkan Berdasarkan pengalaman pengalaman menunjukkan bahwa bendungan bendungan urugan tanah dapat dibangun pada lokasi yang batuan ondasinya tidak dapat menopang beban yang terkonsentrasi. $ada waktu itu tidak ada pengetahuan ormal mengenai cara pengendalian rembesan, namu namun n peng pengal alam aman an menu menunj njuk ukka kan n bahw bahwa a bila bila seba sebagi gian an bend bendun unga gan n diba dibang ngun un menggunakan tanah yang kedap, potensi keberhasilannya tinggi, Jadi, suatu 9ona kedap air adalah merupakan metode awal dari pengendalian rembesan yang telah digunakan sejak itu. i 4ndia dan *rilangka telah disadari bahwa bendungan bendungan rendah dengan material lempung, meskipun kurang kedap, namun tetap berhasil dengan membuat lereng hilir lebih landai. $ada kasus lain, para ahli menyadari bahwa suatu inti tanah yang ditopang oleh urugan batu di hulu dan hilirnya adalah cukup berhasil, bila tanahnya tidak masuk ke dalam pori' pori lapisan tanah berbutir kasar di lapisan luarnya. $ada beberapa kasus, suatu 9ona transisi ditempatkan di antara 9ona tanah dengan 9ona urugan batu berdasarkan konsep pengendalian rembesan melalui 9ona ilter dan cara pematusan yang baik, mulai dikenalkan.
2
Ga*+ar 1.1 $enampang melintang bendungan *add'el :aara yang masih primiti Mulai abad pertengahan, bendungan'bendungan cukup besar mulai dibangun di 8ropa6 penampang melintangnya standar, lereng luar cukup curam dan lereng hilir memerlukan pemel pemelih ihara araan an.. Mulai Mulai tahun tahun ;< ;<,, lapisa lapisan n kedap kedap air ditemp ditempatk atkan an di bagia bagian n teng tengah ah dilengkapi dengan 9ona ilter dan transisi pada ke dua sisinya. $ada awal ;'an, dengan berkembangnya ilmu statistika, para ahli $erancis memilih bendungan bendungan pasangan batu, sedangkan para ahli 4nggris lebih memilih bendungan bendungan urugan tanah. =ona inti yang yang tipis terbuat dari lempung puddle menjadi trdemark 4nggris.
Ga*+ar 1.2 $enampang tipikal bendungan dengan 9ona inti tipis yang dibangun 4nggris pada abad /.
3
Ga*+ar 1.& $enampang standar timbunan lama dan baru bendungan >ar9 Mountain dan bendungan "der
4
Bendungan yang dibangun di Amerika awalnya terbuat dari lempung puddle, mengikuti cara di 4nggris. :arena sulit membuat inti yang tipis, desain dirubah dengan menggunakan inti terbuat dari pasangan batu dan kemudian dinding beton. 4nti dari dinding beton ini tidak selamanya bersiat kedap air, karena banyak yang mengalami retak'retak, namun banyak juga yang berhasil beroperasi sampai sekarang. $ada era ini, dari pengalaman' pengalaman banyak menerbitkan berbagai peraturan'peraturan umum. *alah satu peraturan menyebutkan bahwa inti harus terdiri dari material kedap air yang terbaik. Bila perlu, material harus dihampar tipis dan urugan batu harus tahan terhadap pelapukan dari udara, air dan harus dilengkapi dengan 9ona transisi. *ampai saat ini kriteria desain tersebut masih digunakan dengan hasil yang cukup memuaskan. $ada tahun 21'an, cara penimbunan higraulis diperkenalkan6 material dibawa ke posisi akhir berbentuk lumpur suspensi (slurry suspension) di dalam air. $ada bendungan, material yang terendapkan oleh air dikeluarkan melalui pipa yang diletakkan di sepanjang bahu lereng hulu dan lereng hilir. Material yang lebih kasar akan terendapkan dekat bagian luar lereng membentuk lapisan luar ( shells) dan material yang lebih alus terendapkan di bagian dalam membentuk 9ona inti kedap air. Material yang tersedia harus mempunyai proporsi material kasar dan halus secara tepat 6 kontrol yang seksama harus dilakukan untuk mencapai pengendapan yang tepat. Bagian dalam dari bendungan atau 9ona inti mempunyai kuat geser rendah, namun cukup padat. Bagaimanapun, sistem pembangunan ini mempunyai beberapa kerugian. Bendungan dengan sistem hidraulis ini dikenal sangat peka terhadap likuiaksi akibat beban seismik, karena kepadatannya yang rendah. Beberapa kecelakaan'kecelakaan konstruksi terjadi di mana 9ona inti yang bersiat semi likuid yang porsinya terlalu besar dibandingkan dengan 9ona luarnya, mengalami keruntuhan. *etelah kegagalan bendungan ?ort $eck, Amerika *erikat pada tahun /02, konstruksi menggunakan metoda hidraulis ini di hentikan. -amun, metoda ini kadang'kadang masih digunakan di seantero dunia. :egagalan beberapa bendungan pada dekade ;'an dan 2'an menunjukkan perlunya pendekatan'pendekatan yang lebih ilmiah dalam desain dan pelaksanaan konstruksi bendungan. $ada tahun 2<1, >enry arcy, mempublikasikan penelitiannya, yang menunjukkan betapa pentingnya aliran luida melalui suatu media yang porous. *elanjutnya beberapa ahli matematika dan isik mengembangkan pemahaman yang logis mengenai rembesan air melalui media tanah dan batu yang porus dan bagaimana cara melakukan kontrol terhadap rembesan tersebut. engan dikenalkannya prinsip'prinsip dasar mekanika tanah oleh Karl Terzaghi tahun /+<, desain dan pelaksanaan konstruksi bendungan urugan berkembang dengan pesat. engan memahami mekanika tanah, penggunaan 9onasi dan material pada konstruksi bendungan dapat di desain dengan lebih rasional. $engalaman masa lalu dapat diahami dan dapat dibuat sebagai pedomanpetunjuk dalam desain masa mendatang. Banyak desain'desain mengenai penimbunan dan pengaruh dan kontrol rembesan dibuat oleh perguruan tinggi dan institusi lainnya pada periode /0 @ //, termasuk Bureau of Reclamation, the U.S. Army Corps of Engineers, an the !atural Resources Conser"ation Ser"ice, antara lain meliputi 7
5
a) Membuat pedoman'pedoman mengenai lapisan saring #filter ) untuk menahan terbawanya butiran tanah akibat piping dan erosi internal. b) Mengembangkan sistem drainasi untuk mengendalikan tekanan rembesan, memotong alur rembesan, dan membatasi debit rembesan yang aman yang keluar dari bendungan, ondasi dan kedua tumpuan. c) Mengembangkan metoda'metoda konstrksi parit'parit halang ( cutoff ). d) Mengembangkan instrumen'instrumen untuk memantau pengaruh rembesan. 1., )ara Prakt#" Pengen$al#an Re*+e"an Ada tiga cara yang secara praktis digunakan dalam pengendalian rembesan, yaitu 7 a) ?ilter untuk mencegah terbawanya butiran tanah. b) $embatasan terhadap debit rembesan. c) Metoda drainasi untuk mengurangi tekanan rembesan dan mengumpulkannya melalui konstruk si pembuang yang aman. d) :ombinasi antara ketiga cara di atas. $erlu diingat, bahwa pengendalian rembesan yang eekti adalah dengan memperhatikan kondisi bendungan dan ondasinya. Meskipun desain bendungan telah memperhatikan hal'hal di atas, beberapa bendungan tetap mengalami kegagalan akibat rembesan, antara lain bendungan 5eton pada /;1 dan uail reek ike pada /2/. :egagalan'kegalan tersebut telah memberikan pemahaman'pemahaman baru dalam pengendalian rembesan. 1.- P(la Kegagalan Ak#+at Re*+e"an Air di dalam waduk selalu mencari jalan keluar melalui alur terlemah6 alur tersebut dapat melalui tubuh bendungan, ondasi atau sekitar tumpuan. Masalah rembesan yang dapat mengakibatkan terjadinya keruntuhan dapat dikatogorikan sebagai 7 a) b) c) d) e)
5ekanan angkat dan blo$ out , $iping, 8rosi internal, 5eruraikannya (solutioning% material batu yang mudah terurai, 5ekanan rembesan berlebihan atau penjenuhan yang menyebabkan terjadinya pembasahan lereng hilir (sloughing ).
1.-.1 Tekanan Angkat Dan Blow Out 5ekanan angkat pada lapisan ondasi yang per&ious dapat memacu terjadinya gaya angkat yang cukup besar pada lapisan ondasi hilir yang tertekan. 5ekanan angkat tersebut terjadi bila lapisan yang lebih porus memindahkan sebagian besar persentasi tekanan air waduk ke bagian hilir. :eruntuhan dimulai bila tekanan air pori pada bagian dasar lapisan yang tertekan tersebut lebih besar dari tekanan o&erburden dari timbunan di atasnya. 5ekanan ke atas tersebut meruntuhkan lapisan tertekan yang dikenal sebagai blo$out .
6
Apabila Aliran air tersebut cukup kuat membawa butiran tanah, biasanya pasir diendapkan di sekeliling mata air yang keluar membentuk suatu cincin konus yang dikenal sebagai suatu didih pasir (san boil%. Apabila terlepasnya butiran pasir terjadi terus menerus akibat gradient hidraulis yang berlebihan, maka hal tersebut akan mengakibatkan terjadinya piping yang dapat meruntuhkan struktur. $ola keruntuhan dapat dibagi menjadi beberapa tipe, yakni7 a) 5ipe A adalah kondisi statis dari gradient hidraulis tertentu dan tidak menunjukkan berkembangnya masalah. -amun, bila gradient hidraulis bertambah tinggi pada kondisi ekstrim, tipe A ini dapat berkembang menjadi tipe B atau tipe , tergantung dari kondisi gradient hidraulis dan kondisi tanah tubuh atau ondasi bendungan. b) 5ipe B adalah terjadi didih pasir yang membawa material yang diawalidimulai dari dekat permukaan tanah. 5anah tipe ini mengindikasikan masalah yang lebih serius yang memerlukan tindak lanjut. c) 5ipe menunjukkan kondisi kritis, dimana gradient hidraulis yang ada mengakibatkan terbawanya butiran tanah di bagian lebih bawah yang harus segera ditangani. *ejumlah pisometer dapat digunakan untuk memantau tekanan angkat pada ondasi hilir dan dapat mendeteksi kondisi yang tidak aman sebelum terjadi keruntuhan. $etunjuk awal dari hal tersebut adalah terbawanya material halus dari didih pasir tersebut atau air yang keluar adalah keruh dan membawa material halus.
7
Ga*+ar 1., 5ipe didih pasir (san boiling ) 1.-.2 P##ng $iping terjadi bila air waduk mengalir melalui pori'pori tanah (rembesan) yang menhasilkan gaya tarik pada butiran tanah yang mengakibatkan terbawanya butiran tanah pada titik keluaran rembesan di bagian hilir. !ambar di bawah menunjukkan terjadinya keruntuhan piping akibat gradient hidraulis berlebihan pada kaki bendungan. *ecara isik, piping tersebut diawali dengan terbentuknya kerucut yang disebut suatu pendidihan ( boil ) atau suatu aliran air yang keruh keluar dari lereng hilir. 5erbawanya butiran halus tersebut terus berlangsung ke arah hulu membentuk suatu pipa di dalam tubuh atau ondasi bendungan.
8
Gambar 1.5 Proses terjadinya piping Bentuk lain dari piping adalah terbawanya butiran tanah dari batas 9ona inti, karena tidak dilindungi dengan 9ona ilter yang memadai. >al ini sering terjadi diantara butiran halus tanah 9ona inti dan material berbutir kasar di dekatnya. 5erbawanya butiran tanah timbunan ke dalam bukaan ondasi yang tidak diperbaiki adalh juga merupakan bentuk lain dari piping. Cima kondisi yang memicu terjadinya piping, adalah 7 a) 5erbentuknya alur aliran air, b) !radien hidraulis pada tempat keluaran telah melebihi dari nilai batas yang tergantung dari jenis tanahnya, c) 5empat keluaran dalam kondisi bebas dan tidak dilindungi ilter secara memadai, d) 5erdapat tanah yang rawan piping pada alur aliran rembesan, e) 5elah terbentuk DpipaD atau tanah di atasnya telah membentuk seperti DatapD untuk menjaga terbukanya DpipaD. $ada keruntuhan piping, terbawanya butiran tanah awalnya terjadi debit rembesan tertentu pada gradien hidraulis yang melebihi batas tertentu. Alur erosi atau pipa'pipa tersebut cenderung membesar ke arah hulu yang diikuti peningkatan debit aliran. >al ini terjadi, karena gradien hidraulis (hC) bertambah dan panjang aliran (C) berkurang, sementara tinggi tekanan air (h) diantara bagian hulu dan hilir tetap sama selama le&el air waduk dijaga pada le&el tetap, tetapi panjang alur aliran berkurang akibat terbawanya butiran tanah dan pipa telah terbentuk. Jadi, kecepatan aliran akan meningkat secara progresi sampai telepasnya tekanan hidraulis tersebut. 4nilah sebabnya, betapa pentingnya menghentikan proses piping sesegera mungkin. *egera setelah DpipaD terbentuk, proses tersebut berlangsung denga cepat ke arah hulu sampai mencapai waduk. $ipa dengan cepat membesar dan menggerus tanah didekat
9
pipa yang membentuk rongga besar yang rawan runtuh. *eluruh proses, mulai terbentuknya pipa sampai runtuhnya bendungan, dapat terjadi dalam waktu yang relati singkat dalam waktu menit atau jam'jaman dibandingkan harian. $iping sering terjadi saat pengisian pertama atau pada kondisi air tertinggi dari waduk eksisting. !ambaran isik yang dapat memperpendek alur aliran antara lain adalah lubang bor yang tidak ditutup kembali, lubang'lubang lain, lubang akar'akar, lubang buatan binatang, dll. :eruntuhan akibat piping dapat terjadi pada kecepatan ang berbeda, tergantung dari gradien hidraulis dan jenis tanahnya, tanah kohesi lebih tahan terhadap erosi. $iping mungkin telah berlangsung lama, bila bagian'bagian keluran penting, antara lain konduit, riprap tidak dapat diinspeksi dengan mudah dan tidak terlihat dari luar. $ada beberapa kasus, rembesan berlangsung secara lambat dan jernih, tetapi alirannya mungkin meningkat secara gradual dan keruh sampai terjadi keruntuhan. Rembesan yang terkonsentrasi yang ditandai oleh munculnya mata'mata air di bagian hilir, berpotensi terjadinya bahaya dan harus dipantau dan die&aluasi secara hati'hati dan seksama. $iping sering tejadi pada kondisi seperti di bawah 7 a) Rembesan melalui lapisan tanah yang rawan tererosi dan tidak dilakukan upaya pengurangan rembesan untuk mengurangi gradien hidraulis, b) 5idak adanya ilter dan upaya pengurangan tekanan rembesan pada bagian keluaran untuk mencegah terbawanya butiran tanah, c) ara pengurangan rembesan tidak dilakukan dengan benar. 5anah yang rawan piping adalah berkonsistensi urai, pasir halus bergradasi buruk6 juga berpotensi tinggi untuk piping adalah lanau dan pasir mengandung butiran halus dengan $4 E 13, seperti pasir campur kerikil urai yang bergradasi baik yang gradasinya lebar dan mempunyai butiran halus plastisitas rendah. 5anah lempungan dengan $4 F <3 cukup tahan terhadap piping. Meskipun demikian, tanah yang tahan piping kemungkinan rawan terhadap erosi internal. 1.-.& Er("# Internal :eruntuhan akibat erosi internal tampaknya sama dengan keruntuhan akibat piping. *etelah terjadinya keruntuhan, suatu terowongan pipa terjadi di dalam timbunan atau di bawah timbunan. -amun, mekanisme piping dan erosi internal adalah berbeda. $ada kedua kasus, gaya'gaya tarik dari aliran yang mempunyai gradien hidraulis tinggi membawa butiran tanah. $ada kasus piping, gaya tarik beasal dari aliran air antar butiran tanah. *edangkan pada erosi internal, erosi terjadi bila aliran air 7 ' ' '
di sepanjang retakan atau rekahan di dalam tanah atau batuan dasar ( beroc&%, di sepanjang batas antara tanah dan batuan dasar, di antara tanah dan struturbangunan beton atau metal.
>ukum isik yang mengatur aliran air melalui retakan dan rekahan adalah sangat berbeda dengan aliran air yang melalui pori'pori material berbutir. Aliran antar butiran pada tanah granular adalah mengikuti hukum arcy. Aliran air melalui retakan dan rekahan distudi
10
dengan permeabilitas dan mengikuti hukum hidraulis dari persamaan aliran saluran terbuka atau aliran di dalam pipa terbuka. $ada kedua kasus, banyak aliran adalah proporsional dengan gradien hidraulis yang ditunjukkan pada hukum arcy, namun tetap berbeda. 5anah yang tahan piping kemungkinan sangat rawan terhadap erosi internal, contoh yang jelas adalah tanah jenis dispersi. Jenis tanah ini adalah bersiat sangat kedap air (imper&ious), dan tahan terhadap gaya rembesan antar butiran. Jenis tanah ini secara normal tahan terhadap piping, namun apabila terjadi retakan pada tanah dispersi atau diantara tanah dengan batuan dasar atau beton, gaya'gaya erosi dari aliran air melalui atau terjadi disepanjang retakan atau rekahan dapat dengan cepat memperbesar alur alira air dan mengakibatkan keruntuhan. :eruntuhan akibat erosi internal sering terjadi pada lokasi dimana terjadi rekah hidraulis #hyraulic fracturing%. 5empat'tempat yang berpotensi terhadap rekah hidraulis adalah pada tempat yang tidak dipadatkan secara benar di dekat bangunanpipa outlet atau perubahan permukaan yang mendadak (tonjolan) dari permukaan ondasi atau lereng atau pada bidang kontak antara timbunan dengan tumpuan. $erlu pengawasan khusus pada tempat'tempat tersebut terhadap gejala rakahan atau penurunan yang tidak normal. 8rosi internal juga dapat terjadi, bila terjadi retakan, terpisahnya sambungan atau kerusakan dari pipa outlet yang tertekan yang mengakibatkan air yang tertekan tersebut masuk ke dalam timbunan. *ebaliknya, material timbunan yang tererosi dapat masuk ke dalam konduit yang tak tertekan yang dapat menyebabkan keruntuhan bendungan. Aliran air melalui bidang kontak antara timbunan dan ondasi atau tumpuan melalui kekar' kekar terbuka, rekahan atau kerusakan batuan lain yang sebelumnya tidak diperbaiki dengan benar kemungkinan dapat memicu terjadinya erosi internal lainnya, contohnya bendungan 5eton. Banyak ahli percaya bahwa erosi internal lebih berbahaya, karena tidak ada gejala'gejala &isual terjadinya keruntuhan. 1.-., S(l%t#(n#ng Masalah yang sering terjadi pada ondasi dan tumpuan adalah pada janis batuan yang mudah mengalami solution oleh muka air tanah atau rembesan air waduk. $ermukaan batuan tersebut mudah hancur oleh air hujan, juga pada 9ona di atas muka air tanah oleh air rembesanperkolasi dan di bawah muka air tanahnya sendiri. Rembesan pada batuan tersolusi tersebut dapat menghancurkan material tambahan atau membawa lapisan pengisi dari alur yang ada yang secara gradual meningkatkan aliran rembesan dan mempercepat proses penghancuran pada periode waktu tertentu. 8rosi internal dapat terjadi bila rembesan mengalir disepanjang alur dari batuan yang disebabkan oleh tersolusinya batuan pada tempat dekat timbunan tanah dan ondasi. Aliran tersebut dapat menggerus tanah didekatnya yang memperbesar alur aliran yang mengakibatkan terjadinya lubang benam ( sin& holes) atau gejala keruntuhan lainnya.
11
Mineral seperti gipsum, anhydrate dan halite ( roc& salt ) serta batuan kapurgamping (limestone), dapat dihancurkan dengan mudah oleh aliran rembesan waduk. Batu gamping dihancurkan oleh air tanah dalam waktu lama. Apabila ondasi bendungan berupa batu gamping, gua'gua atau rongga besar alur aliran air mungkin tidak terdeteksi selama penyelidikan dan tidak diperbaiki selama konstruksi yang mengakibatkan timbulnya masalah besar saat pengisian pertama waduk. ?ondasi yang terdiri dari batuan yang mudah hancur harus selalu diperbaiki terlebih dahulu dengan perhatian ekstra. *ebagai tambahan, gypsum,halite dan beberapa mineral adalah mudah hancur selama operasi bendungan. $ada beberapa kasus tanah, terutama pada daerah kering, kemungkinan terdiri dari sejumlah garam yang dapat menghancurkan batuan. !aram'garam ini dapat mengurangi kepadatan, &olume dan kekuatan batuan. 1.-.- Tegangan Internal Dan Penjen%an 5ipe keruntuhan ini disebabkan oleh aliran rembesan yang menyebabkan penjenuhan, rembesan berlebihan dan tekanan angkat berlebih. ontoh dari keruntuhan yang disebabkan oleh tekanan rembesan dan penjenuhan, adalah 7 a) :elongsoran lereng tumpuan disebabkan oleh gaya'gaya rembesan ekses atau tekanan angkat berlebih. b) :elongsoran dinding penahan yang disebabkan oleh tekanan hidrostatik, termasuk keruntuhan akibat guling dan geser. c) :eruntuhan saluran luncur spill$ay dan ruang olak akibat tekanan angkat yang tinggi (blo$out%. d) :eruntuhan bendungan beton yang disebabkan oleh tingginya tekanan angkat pada ondasi dan tumpuan. !ambar di bawah menunjukkan terjadinya pembasahan lereng akibat r embesan di lereng hilir. $ada contoh ini muka air reatik meningkat seiring dengan naiknya mka air waduk. Bagian bendungan di bawah air reatik menjadi jenuh dan lereng hilir yang tidak dilindungi menjadi basah dan lunak. !aya'gaya rembesan yang bekerja pada arah aliran air menambah tidak stabilnya lereng. :etidak stabilan tersebut memicu terjadinya kelongsoran lereng. 5ipe kelongsoran ini biasanya terjadi pada jenis tanah yang mengandung sedikit lempung. $eningkatan air reatik dan gaya'gaya rembesan yang bekerja disepanjang bidang kelongsoran mengurangi tegangan eekti yang bekerja pada bidang longsor dan mengurangi gaya'gaya penahan. 5ingkat stabilitas dari suatu lereng adalah ber&ariasi, tergantung dari kekuatan tanah, kemiringan lereng dan gaya'gaya rembesan (tekanan air pori) yang bekerja pada lereng6 lereng yang kering akan lebih stabil dibandingkan lereng basah.
12
Gambar 1.6 Rembesan melalui timbunan $embasahan yang progresi ( progressi"e sloughing ) adalh suatu jenis kerusakan sebagai akibat dari penjenuhan dan gaya'gaya rembesan yang mempengaruhi stabilitas lereng. !ambar di bawah memperlihatkan pembasahan progresi yang terjadi bila sejumlah kecil material mulai tererositergerus pada kaki hilir timbunan yang menghasilkan sedikit penurunan (slump%. >al ini menyisakan permukaan lereng yang lebih curam yang disebut scarp dan dapat turun lagi membentuk lereng yang sangat curam dan tidak stabil. >al tersebut terus berlangsung yang akhirnya mengakibatkan terjadinya keruntuhan lereng. Jenis keruntuhan ini sering terjadi pada bendungan homogin yang dibuat dari material halus, atau lanau yang mempunyai plastisitas rendah. Beberapa persamaan pendekatan telah disediakan untuk menghitung aktor keamanan terhadap keruntuhan akibat pembasahan tersebut. $ersamaan tersebut menggunakan tangen sudut dan sudut geser dalam dari tanah untuk menghitung aktor keamanan dari lereng jenuh6 yang dikenal sebagai persamaan lereng tak terbatas ( infinite slope) dari 'ambe, et al , /12.
13
Ga*+ar 1./ :eruntuhan akibat pembasahan lereng yang progresi alam bab pendahuluan ini menguraikan pengaruh rembesan terhadap keamanan bendungan dan berbagai pola keruntuhan yang diakibatkan oleh rembesan yang diringkas seperti tabel di bawah.
Tabel-1.1 Pengaruh rembesan terhadap keamanan bendungan POLA KERUNTUHAN
TERJADI BILA ….
U(')*T, +EAE , A5A% B'--UT
5ekanan rembesan ondasi pada lapisan per&ious memicu gaya'gaya pada lapisan yang tertekan. :eruntuhan mulai terjadi bila tekanan air pori pada dasar lapisan tertekan melebihi tekanan o&erburden. 5ekanan angkat yang terjadi meruntuhkan lapisan tertekan tersebut yang dikenal sebagai blowout yang membentuk didih pasir ( san boiling ).
()()!/
Air waduk mengalir melalui pori'pori tanah dan mengakibatkan terjadinya gaya'gaya tarik pada butiran tanah yang cukup kuat untuk membawa butiran tanah pada tempat keluaran yang tidak dilindungi. 5erbawanya butiran tanah terjadi secara progresi kea rah hilir membentuk GpipaD. $iping juga dapat terjadi bila tekanan rembesan pada ondasi menghasilkan tekanan angkat pada lapisan tertekan dari lapisan tanah di hilirnya yang mempunyai permeabilitas lebih rendah yang mengakibatkan terjadinya blowout atau hea"e.
14
8R"*4 4-58R-AC
!aya'gaya tarik aliran hidraulik menggerus butiran tanah disepanjang retakanrekahan dari tanah atau dasar batuan (beroc&% pada arah melintang bendungan. 8rosi juga dapat terjadi disepanjang bidang kontak antara timbunan dan beroc& atau antara timbunan dengan struktur betonmetal bangunan pelengkap.
*"C%54"-4-!
Air tanah atau rembesan menghancurkan batuan dasar (soluble beroc& ) pada ondasi atau tumpuan.
58:A-A- R8MB8*AA- $8-J8-%>A-
Rembesan yang tak terkontrol menjenuhkan sebagian dari bendungan yang menyebabkan terjadinya pembasahan lereng (sloughing)6 termasuk tekanan angkat pada struktur dan runtuhnya dinding penahan tanah.
II. KA0IAN DAN EVALUASI DATA PROEK
15
2.1 U*%* %ntuk melakukan e&aluasi rembesan dengan benar, data proyek yang harus dikaji untuk memperoleh pemahaman yang baik, adalah kita harus mendapatkan data mengenai 7 a) b) c) d) e) ) g)
!eologi dam site. esain dan pelaksanaan konstruksi. Material yang digunakan. 5indakan perbaikan untuk control rembesan yang dilakukan. $engaruh rembesan terhadap struktur. !ambaran isik bendungan. 4nstrumentasi untuk memantau tekanan dan debit rembesan.
2.2 D(k%*enta"# okumentasi bendungan meliputi banyak bidang yang dapat membantu dalam melakukan e&aluasi kondisi rembesan. %ntuk itu, pencatatan dan menjaga dokumentasi dengan baik adalah hal yang sangat penting, yang meliputi 7 a) >asil penyelidikan lapangan dan laboratorium. b) Analisis dan laporan desain, spesiikasi dan pelaksanaan kontruksi. c) Caporan konstruksi, pencatatan (termasuk laporan harian pengawasan), oto'oto dan gambar purna laksana. d) $encatatan "#$. e) $encatatanpembacaan instrumentasi dan graik'graik hasil pembacaan. ) Caporan inspeksi yang telah dilakukan. g) Caporan khusus lain berkenaan denag kejadian penting yang berpengaruh terhadap perilakuk bendungan. atatan'catatan tersebut harus disimpan dan dapat diakses pada suatu tempat, misalnya pada ile keamanan bendungan. >al tersebut penting dilakukan untuk mempermudah e&aluasi terhadap rembesan yang berpengaruh terhadap keamanan bendungan. -amun, sayang, pencatatan desain dan konstruksi serta inormasi penting lainnya untuk bendungan'bendungan lama sulit diperoleh. $ada kasus seperti ini, data dari sumber lain menjadi sangat penting, antara lain dari oto'oto lama, jurnal, atau wawancara dengan pengelola atau petugas yang terlibat dalam desain dan pelaksanaan.
2.2.1 Penel#$#kan Laangan $an La+(rat(r#%* >asil penyelidikan meliputi, antara lain 7 a) b) c) d)
!eologi regional dan geologi am site, termasuk siat teknik timbunan dan ondasinya. !ambaran geologi ondasi, tumpuan dan rim waduk. !ambaran geologi terhadap bagian'bagian dari bendungan. :ecukupan data untuk melakukan e&aluasi terhadap masalah spesiik yang dihadapi.
16
8&aluasi geologi harus dilakukan oleh geologis yang berpengalaman dan memahami masalah tanah dan batuan yang menerima berbagai kondisi beban konstruksi dan air waduk, sehingga dapat mengidentiikasi jenis kerusakan yang terjadi.
2.2.2 Anal#"#" De"a#n3 Se"#4#ka"# $an Pelak"anaan K(n"tr%k"# Analisis esain, *pesiikasi dan $elaksanaan :onstruksi meliputi inormasi mengenai desain awal bendungan dan bangunan pelengkapnya dan metode pelaksanaan konstruksinya, termasuk bila ada modiikasi desainnya. *ehubungan dengan masalah rembesan, dokumen tersebut digunakan untuk menentukan 7 a) Metode apa yang digunakan untuk pengendalian rembesan, baik dalam desain maupun pelaksanaannya. b) Bagaimana pengendalian rembesan didesain dan apakah berhasil dengan baik dan bila ada inormasi terbaru, apakah memerlukan kajian kembali. c) Apakah metode pengendalian rembesan tersebut telah usang (outdated), misalnya, penggunaan sheetpiles dianggap tidak akan cukup lama sebagai tirai rembesan, perlu dipelajari perlu tidaknya lini kedua untuk menahan rembesan. $emahaman terhadap berbagai cara pengendalian rembesan dan keberhasilannya adalah sangat penting dalam hal melakukan e&aluasi kualitas dan &alidasi desain awal dan pelaksanaan yang telah dilakukan.
2.2.& La(ran K(n"tr%k"#3 Pen5atatan3 6(t(76(t( $an Ga*+ar P%rnalak"ana Analisis desain dan pelaksanaan konstruksi dan spesiikasinya serta modiikasi desain adalah merupakan inormasi penting dalam melakukan e&aluasi terhadap rembesan. >al tersebut dilakukan untuk menentukan hal'hal sebagai berikut 7 a) b) c) d) e)
$ersiapan ondasi dan perbaikannya. 5empatbagian ondasi yang grout take'nya besar, bila dilakukan groutng. Apakah kondisi terbaru masih sesuai dan konsisten dengan desain awal. Apakah telah dilakukan perubahan desain yang disesuaikan dengan kondisi lapangan. Apakah semua 9ona bendungan telah menggunakan material yang tepat, sesuai dengan jenis dan gradasinya. ) Metoda pelaksanaannya, sehingga tidak terjadi kontaminasi pada lapisan ilter dan 9ona drainasinya. g) Masalah dan kendala selama pelaksanaan konstruksi dan cara penanganannya. h) ara pengendaloan rembesan yang dilakukan dan masalah yang dihadapi serta penanganannya. i) Apakah gambar purnalaksana cukup akurat. :elengkapan pencatatan berbeda dari setiap site. $ada beberapa kasus, hal tersebut dapat merupakan petunjuk ( clue) terhadap masalah rembesan yang dihadapi yang harus ditidak lanjuti secara logis. Misalnya, bila kajian kembali menunjukkan kondisi ondasi yang per&ious, periksa pencatatan konstruksi untuk menentukan 7
17
a) Apakah teknik pengendalian yang digunakan cukup emadai. b) Apakah teknik pengendalian rembesan menggunakan sistem yang tidak digunakan lagi (reunant%. Bila pengendalian rembesan melalui ondasi porous menggunakan metoda yang telah usang (outate ) dan rembesan telah keluar dari kaki bendungan, kemungkinan metoda tersebut tidak memadai lagi (gagal).
2.2., Pen5atatan Oera"# $an Pe*el#araan $encatatan dokumen meliputi "#$ yang sedang berlangsung. :ajian terhadap catatan "#$ terhadap rembesan dan tindakan yang dilakukan untuk memantaunya. 5erlampir adalah datar simak yang menunjukkan tindakan rutin tipikal. $eriksa dan pelajari sejarah "#$ bendungan. $emeliharaan dan pembersihan terhadap sistem drainasi, sumur pelepas dan pencatatan lain adalah merupakan inormasi penting.
2.2.- Pen5atatan In"tr%*enta"# $encatatan desain konstruksi dan "#$ akan meliputi pembacaan rembesan, pisometer dll dilakukan. :ajian terhadap data'data tersebut adalah penting untuk menentukan 7 a) Apakah debit rembesan dan tekanan rembesan meningkat atau menurun terhadap waktu. b) Apakah parameter rembesan tersebut sesuai dengan luktuasi muka air waduk dan kondisi musim hujanpanas. c) Apakah rembesan yang keluar keruh dan membawa butiran tanah. $embacaan instrumentasi harus digraik pada ormat yang mudah die&aluasi. *ejarah pencatatan instrumentasi ini adalah penting untuk menentukan perkembangan masalah rembesan yang dihadapi.
2.2.8 La(ran In"ek"# ang Tela D#lak%kan :ajian terhadap laporan inspeksi dilakukan untuk mengidentiikasi daerah'daerah yang berpotensi rembes saat inspeksi &isual dan juga untuk menentukan telah dibuat rekomendasi untuk mengatasi masalah rembesan. Caporan inspeksi yang lalu harus berisikan oto'oto daerah rembesan, gambar'gambar, atau gambaroto lokasi titik'titik rembesan yang ada pada bendungan. 4normasi lain, antara lain debit embesan, kekeruhannya, dan le&el muka air waduk harus dicatat yang nantinya sanagt penting sebagai petunjuk dan kondisi dari rembesan.
2.& Data ang Berka#tan Dengan In"ek"# V#"%al
18
:arena kondisi rembesan yang sangat berbeda dari setiap proyek, disamping sulit memprediksi rembesan saat desain, inspeksi secara rutin setelah bendungan selesai harus dilakukan. engan dilengkapi dengan inormasi yang diperoleh dari hasil kajian terhadap encatatan rembesan dan dengan pengetahuan yang cukup terhadap batasan desain dan teknik pelaksanaan perbaikan kontrol rembesan, inspeksi dapat dilakukan secara seksama. Misalnya, bila memahami pelaksanaan pemadatan tanah pada bidang kontak antara timbunan dengan tumpuan atau struktur beton adalah sulit dilakukan, maka inspeksi pada daerah ini harusdilakukan dengan seksama dan memerlukan perhatian khusus. Bila suatu timbunan 9onasi dilengkapi dengan ilter &ertikal dan horisontal, gunakan sejarah pencatatan data pengukuran aliran untuk menentukan kerusakan yang terjadi atau bila sistem drainasi tersumbat. $ada bendungan urugan tanah homogin, amati adanya pembasahan lereng atau $etspot atau gerusan lereng hilir. Masalah rembesan yang berpotensi bahaya mungkin tidak terlihat secara kasat mata selama inspeksi, misalnya rembesan air waduk melalui batuan yang mudah terlarut (soluble rock) atau rembesan di sepanjang tumpuan yang terdiri dari rekahan batu yang tidak diperbaikidibuang saat konstruksi yang dapat mengakibatkan terjadinya erosi internal yang tidak terdeteksi. $ada masa lalu, 9ona rock toe digunakan sebagai salah satu cara pengendalian rembesan atau sebagai perlindungan lereng air buri (tail water). $iping dan erosi internal dapat terjadi di bawah atau melalui suatu 9ona tanpa terlihat. engan melakukan kajian terhadap datacatatan rembesan dapat menjadi salah satu petunjuk adanya potensi bahaya rembesan tanpa melakukan in&estigasi langsung.
2., Kaj#an Dan E'al%a"# Data Per+a#kan Pengen$al#an Re*+e"an :ajian terhadap desain perlu dilakukan untuk memahami metoda yang digunakan untuk mengendalikan rembesan dan kaitannya dengan bendungan dan bangunan pelengkapnya. $erbaikan pengendalian rembesan tersebut meliputi 7 a) b) c) d) e)
=ona ilter dan transisi, Metoda pengurangan rembesan, Metoda drainasi, Metoda drainase pada bendungan beton. Metoda drainase struktural pada bangunan pelengkap.
%ntuk mengetahui lebih detail dapat diuraikan seperti dibawah ini.
2.,.1 9(na 6#lter Dan Tran"#"# Capisan ilter digunakan untuk melindungi terbawanya antar butiran terhadap rembesan melalui tubuh dan ondasi bendungan, dan pada waktu bersamaan membiarkan air rembesan keluar tanpa menimbulkan terjadina tekanan air pori berlebih ( excessive pore water pressures). Lapisan flter tersebut didesain tersendiri atau drain tersebut juga didesain sebagai penyaring dan sekaligus untuk drainasi. !radasi tanah timbunan dan
19
debit rembesan yang harus diantisipasi akan menentukan suatu desain ilter yang diperlukan. :onsep dasar dari ungsu ilter sebagai pelindung terbawanya butiran tana digambarkan seperti di bawah.
Ga*+ar 2.1 Capisan ilter sebagai pelindung terhadap piping Capisan ilter tidak hanya digunakan untuk piping, tetapi juga untuk mengatasi masalah erosi internal. %ntuk itu, air yang keluar adalah merupakan aktor sekunder untuk menyaring butiran tanah melalui retakan'retakan atau yang terjadi di sepanjang bidang kontak bangunan struktur bangunan pelengkap dan timbunan atau ondasi. :onsep dasar desain ilter, adalah 7 a) $ersyaratan untuk piping dan erosi internal6 pori'pori suatu ilter atau drainasi yang terletak dekat dengan material yang mudah tererosi, harus cukup kecil untuk mencegah butiran tanah lapisan yang dilindungi supaya tidak tebawa. b) $ersyaratan permeabilitas6 pori'pori ilter atau drainasi harus cukup besar untuk mengalirkan aliran air dengan bebas tanpa menimbulkan terjadinya tekanan air pori berlebih. %ntuk ilter sebagai pelindung terhadap erosi internal, sejumlah rembesan minimum harus dipenuhi, karena lapisan ilter akan membentuk suatu lapisan pengisi ke dalam retakan yang terjadi. Apabila range gradasi tanah yang dilindungi terlalu besar, maka diperlukan lebih dari satu lapisan ilterdrain. $elaksanaan konstruksi di lapangan memerlukan perhatian dan kehati' hatian yang seksama untuk mencegah tercampurnya material atau terjadinya pemisahan (segregasi). $encatatan dan oto'oto selama pelaksanaan harus diperiksa dengan teliti untuk memastikan bahwa lapisan ilter dan drainasi telah dilaksanakan dengan merata
20
dan sesuai dengan ukuran dimensi yang benar, karena butiran tanah dapat hancur selama pemadatan. !radasi ilter dan drainasi harus diperiksa dan diuji apakah memenuhi spesiikasinya. Capisan ilter yang didesain dan dikonstruksi dengan benar akan dapat GmenangkapD rembesan dari suatu timbunan. Air rembesan tersebut akan dapat mengalir dengan bebas menuju suatu keluaran yang aman pada kaki hilir timbunan tanpa membawa butiran tanah, seperti gambar di bawah. Bila rembesan melalui retakan, retakan tersebut harus berakhir di permukaan ilter dan hanya aliran rembesan melalui antar butiran tanah yang dipertimbangkan dalam desain. Bila suatu gradasi ilter memenuhi kriteria dasar, piping tidak akan terjadi, meskipun gradien hidraulisnya besar. Asumsinya adalah lapisan ilter harus cukup lebar, sehingga retakan tidak dapat berkembang lebih lanjut serta mempunyai kapasitas yang cukup untuk mengalirkan aliran rembesan tanpa menimbulkan terjadinya tekanan air pori berlebih.
Ga*+ar 2.2 Capisan ilter yang dapat DmenangkapD air rembesan dengan baik Capisan ilter juga dapat menurunkan muka air reatik yang memotong lereng, sehingga dapat mengurangi potensi kerusakan akibat pembasahan lereng ( sloughing ) dan kelongsoran lereng hilir. :riteria yang harus dipenuhi dalam kajian desain dan konstruksi ilter, adalah 7 a) 5elah memenui spesiikasi dan mengikuti prosedur desain, b) !radasi ilter yang digunakan telah mengikuti kur&a gradasi desain, c) Capisan ilter telah dibuat mengikuti metoda pelaksanaan konstruksi, antara lain tidak terjadi segragasi, maksimum butiran dan pemadatannya memenuhi spesiikasinya. d) 5idak menggunakan kadar air berlebihan yang dapat terjadinya penggumpalan. $enjenuhan atau penggunaan material yang kering mungkin dapat meminimalkan masalah tersebut. e) $erlu perhatian terhadap kemungkinan terjadinya kontaminasi material lempung, lalu lintas kendaraan, pembasahan lereng, dll. $erlu didokumentasikan bahwa pelaksanaan ilter telah memenuhi spesiikasina. ) Cebar dan ketebalan lapisan ilter selama konstruksi dikontrol dengan benar, konsisten sesuai dengan spesiikasinya.
21
g) $erhatian khusus terhadap pemadatan material, khususnya pada bidang kontak dengan bangunan pelengkap. h) Capisan ilter telah dilaksanakan dengan hati'hati dan telah dilakukan inspeksi .
2.,.2 Met($a Peng%rangan : Pengen$al#an Re*+e"an ara pengurangan rembesan dalam metoda ini adalah mengenai 7 a) Material yang relati kedap air yang dapat DmenangkapD alur aliran rembesan dan menurunkan tekanan akibat aliran rembesan yang berlebihan. ontohnya, adalah 9ona tipis lereng hulu kedap air, 9ona inti kedap air, parit halang yang dipadatkan, selimut lempung hulu, dan lain'lain. b) :onstruksi bendungan urugan dengan lereng yang sangat landai, untuk memperpanjang aliran rembesan dan mengurangi gradien hidraulik pada keluaran. c) $erbaikan pengurang bahaya rembesan lain, misalnya dinding halag, grouting, dan lain'lain. Metoda pengendalian rembesan tidak menghilangkan perlunya ilter dan drainasi, karena pengurangan rembesan sendiri mungkin hanya sebagian yang berhasil dengan eekti untuk mengatasi masalah piping dan erosi internal. Metoda pengendalian rembesan adalah sangat penting dalam desain bendungan urugan dan bendungan beton gra&iti.
:eterangan 7 A ' 4mper&ious ore B ' %pstream 4mper&ious Blanket 8 ' ompacted 4mper&ious uto 5rench
' *lurry 5rench uto ' !rout urtain
Ga*+ar 2.& Beberapa cara perbaikan pengendalian rembesan
1. Met($a Pengen$al#an Re*+e"an T#*+%nan
22
Metoda ini digunakan untuk mengurangi tinggi tekanan air waduk yang merembes melalui timbunan. Beberapa cara tersebut adalah seperti di bawah 7 a. b. c. d.
e.
:onstruksi bendungan tanah homogin dengan kemiringan yang relati&e sangat landai, :onstruksi 9ona inti kedap yang miring ke arah hulu, :onstruksi bendungan dengan 9ona inti sentral di tengah, :onstruksi dinding inti terbuat dari beton atau tanah bentonit yang plastis, Memasang kupingan drainase ilter #filter rain collars) sekeliling konduit (pemasangan kupingan ganda tidak direkomendasikan lagi6 karena pemadatan disekelilingnya yang sulit).
a. Ke*#r#ngan Lereng Sangat Lan$a# engan cara ini gradien hidraulik dan kecepatan rembesan apat dikurangi. $enampang melintang yang lebar dapat mengurangi tekanan air waduk lebih baik, karena air harus melalui alur yang lebih panjang. :emiringan lereng yang sangat landai tersebut juga lebih tahan terhadap masalah keruntuhan akibat pembasahan (sloughing). Meskipun relati lebih mahal, cara ini cocok untuk timbunan di atas tanah lunak untuk memperoleh penampang yang aman ditinjau dari aspek stabilitas lerengna.
Gambar 2.4 Penampang bendungan dengan kemiringan lereng landai
+. 9(na Int# M#r#ng Ke Ara H%l% %ntuk bendungan yang didesain dengan cara ini, tekanan air waduk didisipasi akibat riksi aliran air melalui 9ona inti yang miring, kemudian air akan mengalir ke bawah dan mengalir disepanjang ondasi dengan gradien keluaran yang aman. Bila koeisien permeabilitas dari 9ona inti tersebut sangat rendah dibandingkan dengan permeabilitas 9ona didekatnya, bagian hilir dari bendungan akan bebas dari pengaruh rembesan.
23
Ga*+ar 2.- Bendungan dengan 9ona inti miring ke arah hulu 5. Ben$%ngan $engan 9(na Int# Ke$a A#r *aat ini, banyak bendungan dibuat dengan menggunakan 9ona inti kedap air dengan sebanyak mungkin memanaatkan material yang terdekat dan tersedia di lapangan, dengan tetap mempertimbangkan masalah rembesan dan stabilitas lerengnya. %ntuk memperoleh pengendalian rembesan dan stabilitas yang paling eekti, gradasi material permeabilitas umumnya dari bertambah dari inti ke 9ona luar (dari material halus, berbutir kasar hingga urugan batu). Batas antara 9ona inti dengan 9ona luar harus dilengkapi dengan lapisan iltertransisi untuk mencegah terbawanya material serta dari ondasi ke 9ona di hilirnya. $ersyaratan ini sangat penting untuk di bagian hilir dibandingkan bagian hulunya. 5ujuan dari penggunaan 9ona inti ini adalah untuk meminimalkan rembesan yang melalui timbunan dan mengurangi tinggi tekanan air akibat kehilangan tekanan akibat riksi. *iat teknik tanah harus die&aluasi antara lain adalah permeabilitas, kuat geser, ketahanan terhadap erosi, dan ketahanan terhadap retakan. Material tanah yang mempunyai koeisien permeabilitas rendah diperlukan untuk menjaga kehilangan air waduk. *iat ketahanan terhadap eroso sangat penting sebagai kriteria potensi bahaya erosi internal, disamping ketahanan terhadap retakan. =ona inti harus cukup lebar :etahanan terhadap retakan juga penting untuk untuk mengurangi gradien hidraulik. Aturan umum yang sering digunakan adalah lebar dasar 9ona inti paling tidak sama dengan seperempat tinggi tekanan air. Bagian atas inti harus berada pada ele&asi lebih atas dari muka air banjir maksimum dan mempunyai lebar minimum 0,< m untuk pergerakan peralatan berat yang beroperasi.
24
9ONE DES)RIPTION
ore + ?ilter or rain 0 5ransition H ?ill < *hell 1 %pstream 5ransition (gra&el or riprap) ; %pstream *lope $rotection (typically riprap) 2 ownstream *lope $rotection Ga*+ar 2.8 Bendungan tipe 9onasi
$. Ben$%ngan $engan Int# D#n$#ng Bet(n Banyak bendungan dibangun dengan menggunakan inti yang terbuat dari dinding beton yang di cor di tempat. Meskipun dinding beton tersebut dapat mengurangi rembesan, namun dinding beton tersebut mudah mengalami keretakan.
Ga*+ar 2./ inding inti beton sebagai pengendalian rembesan
25
5imbunan biasanya terbuat dari material yang bergradasi baik yang diperoleh dari lokasi yang dekat dengan timbunan. Metode praktis yang lebih modern adalah dengan menggunakan teknik paritan slurry untuk membuat dinding inti beton sebagai perbaikan ondasi dari timbunan eksisting. 5eknik ini juga digunakan untukmembuat dinding bentonit' tanah atau bentonit'semen sebagai teknik pengendalian rembesan, seperti gambar' gambar di bawah yang juga dapat digunakan pada bendungan urugan eksisting.
e. K%#ngan Ant#7Re*+e"an D#"ekel#l#ng K(n$%#t ara ini banyak digunakan sebagai suatu cara untuk mengurangi masalah rembesan pada konduit yang ditanam di urugan tanah yang secara teoritis untuk memperpanjang aliran air dari waduk melalui bidang kontaknya, disamping mengurangi gradien hidraulik dibagian kaki pengeluarannya -amun, cara ini dianggap kurang eekti, dan pada dekade tahun /2'an, cara ini telah ditinggalkan, dengan alasan kesulitan untuk memadatkan di bagian sempit kupingan serta kontribuasinya terhadap perbedaan penurunan. ara ini juga terbukti tidak berhasil untuk mengurangi keruntuhan akibat erosi internal. -amun, sebagian ahli tetap merekomendasikan untuk membuat kupingan pencegah rembesan, minimal buah sebagai penahan rembesan akibat penetrasi akar pohon atau rongga' rongga binatang. *aat ini, metoda pengendalian rembesan (piping dan erosi internal) yang direkomendasikan untuk konduit adalah dengan memasang suatu diaragma penyaring (ilter) di sekeliling konduit.
2. Met($a Pengen$al#an Re*+e"an Pa$a 6(n$a"# Dan T%*%an Metoda pengendalian rembesan melalui ondasi dan tumpuan ini, adalah meliputi 7 a. b. c. d. e.
$aritan (cutoff%0 $aritan sebagian ( partial cutoff )6 *elimut kedap hulu (upstream imper"ious blan&et ), Berm rembesan hilir (o$nstream seepage berm), !routing.
a. Par#tan $aritan didesain untuk memperpanjang aliran rembesan, mengurangi tekanan air waduk untuk mengurangi gradient hidraulik hingga ke le&el yang aman, dan mengurangi debit rembesan. *uatu paritan adalah kelanjutan dari 9ona inti dari suatu bendungan. *uatu paritan penuh #fully positi"e cutoff ) dibuat sampai kedalaman mencapai suatu lapisan tanah atau batuan dasar yang kedap air. Apabila lapisan kedap air tersebut terlalu dalam, suatu paritan sebagian dapat dibuat yang didesain cukup untuk memperpanjang aliran rembesan dan mengurangi gradient hidraulis sampai pada le&el yang aman. $aritan tersebut biasanya dibuat di bawah dari 9ona inti bendungan. i bawah adalah beberapa jenis paritan, yaitu 7 a) $aritan kedap dari material tanah yang dipadatkan, b) $aritan slurry (dinding halang bentonit'tanah atau bentonit'semen),
26
c) Dinding halang beton, d) 5urap baja tipis (sheet piles).
1;. Par#tan Halang Tana ang D#a$atkan ara eekti untuk mengendalikan rembesan adalah menggali suatu paritan sampai mencapai lapisan kedap air di bawah 9ona inti dari suatu bendungan urugan tanah dan mengisinya kembali dengan menggunakan material tanah yang dipadatkan. engan cara tersebut pendesain dapat melihat secara langsung kondisi actual perlapisan tanah ondasi dan melakukan beberapa modiikasi, bila diperlukan. Metoda ini adalah merupakan satu' satunya cara yang menguntungkan. Cebar dasar galian harus cukup untuk operasi alat' alat berat, peralatan dewatering, aktiitas grouting, dan lain sebagainya.
Ga*+ar 2.< $aritan $enuh ($ositi) $aritan halang dapat dibuat sampai mencapai kedalaman yang sikniikan. :esulitan utaman dalam pembuatan paritan yang cukup dalam adalah cara pengeringan (e$atering% dan biaya yang cukup besar. Muka air tanah harus dijaga pada le&el yang aman sampai paritan diisi kembali.
2;. Par#tan Sl%rr =D#n$#ng Halang Bent(n#t7Tana ata% Bent(n#t7Se*en; ara ini digunakan sebagai cara alternati&e, karena cara penggalian paritan yang mahal. Metoda ini dalakukan dengan cara menggali lapisan yang porous dengan menggunakan campuran tanah'bentonit @sodium dalam bentuk cairan slurry untuk menahan dinding paritan yang &ertikal. $aritan tersebut kemudian diisi kembali dengan tanah yan mengandung butiran cukup halus dan kasar untuk mendesak slurry dan membuat paritan bersiat relati&e kedap air, yang juga membatasi terjadinya penurunan. *ebagai alternati&e
27
dapat digunakan slurry dari campuran bentonit'semen yang membentuk suatu dinding haling yang kedap air. %mumnya, dinding halang bentonit'tanah adalah merupakan cara yang paling ekonomis, bila material pengisi mudah diperoleh. %ntuk paritan dalam yang dindingnya mudah runtuh saat penggalian, penggunaan bentonit'semen mungkin lebih sesuai. !ambar di bawah adalah menunjukkan prsedur konstruksi untuk parit haling terbuat dari bentonit'tanah dan bentonit'semen. $aritan dari bentonit'tanah adalah merupakan suatu operasi penggalian dan pengisian yang dilaksanakan secara terus menerus, sedangkan bentonit'semen dilaksanakan dengan menggunakan suatu seri panel'panel yang terpisah. $anel utama digunakan terlebih dahulu yang kemudian dihubungkan dengan panel sekunder.
Ga*+ar 2.> $rosedur tipikal pelaksanaan konstruksi bentonit'tanah (atas) dan pelaksanaan konstruksi bentonit'semen (bawah)
28
&;. D#n$#ng Halang Bet(n *uatu dinding halang beton mungkin dapat merupakan suatu cara pengendalian rembesan yang eekti, bila ketebalan lapisan ondasi yang per&ious melebihi dari kemampuan alat untuk mengali suatu paritan slurry (+< m @ 0 m). ara tersebut juga cocok digunakan untuk lapisan ondasi yang terdiri dari kerakal, batu bongkah, atau batuan yang banyak mengandung rekah'rekah dan mudah larut yang bersiat porous. engan menggunakan cara ini, dinding beton menerus di cor ditempat melalui tremmie dalam suatu campuran slurry bentonit. !ambar di bawah secara umum menjelaskan langkah'langkah dalam pelaksanaan konstruksi dinding halang beton. Metoda yang berbeda dapat digunakan dalam penggalian paritan, tetapi tahap'tahap pelaksanaan konstruksinya hampir sama. $elaksanaan konstruksi dinding halang ini memerlukan pengalaman, pengetahuan, peralatan dan kemampuan pekerja dan teknisi untuk mencapai hasil yang memuaskan. >al kritis yang perlu diperhatikan adalah dalam hal membuat sambungan yang kedap air #seal% antar setiap panel untuk memastikan dinding kedap yang menerus dan semua panel pada kondisi menerus disepanjang kedalamannya.
Ga*+ar 2.1? 5ahapan pelaksanaan konstruksi dinding halang beton
,;. T%ra Baja T##" 5urap baja tipis (sheet piles) adalah merupakan statu cara penehan rembesan yang banyak digunakan pada masa lalu. -amun, cara ini terbukti kurang eekti sebagai suatu cara penan yang permanen6 turap baja tipis ini dapat rusak selama pemancangan, sobek, pemisahan dan lain sebagainya. 5urap baja tipis ini sering digunakan yang ada hubungannya dengan struktur beton pengelak sungai untuk membatasi tanah ondasi dan melindungi terhadap piping. 5urap tipis ini biasanya terbuat dari baja atau beton.
29
+. Par#tan Se+ag#an *uatu paritan sebagian ( partially cutoff ) tidak sepenuhnya dimasukkan sampai ke lapisan kedap air. $aritan sebagian ini mempaepanjang aliran rembesan dan juga mengurangi gradient hidraulik keluaran di kaki hilir, namun tidak begitu eisien untuk mengurangi debit rembesan. i lapangan, dimana koeisien permeabilitas arah &ertical dan hori9ontal hampir sama, paritan sebagian tersebut hanya sedikit pengaruhnya terhadap debit rembesan, meskipun dimasukkan sampai /3 kedalaman lapisan porous. *ebagian besar tanah mempunyai lapisan pada arah hori9ontal dan koeisien permeabilitas arah hori9ontal lebih besar dibandingakan arah &ertical, jadi paritan sebagian akan lebih eekti untuk jenis lapisan ondasi seperti ini. $aritan sebagian akan lebih eekti jika dimasukkan ke dalam lapisan tanah yang mempunyai koeisien permeabilitas arah &ertical yang lebih rendah. $aritan sebagian mungkin tidak eekti untuk mengurangi debit embesan, bila lapisan tanah ondasi homogin dan mempunyai koeisien permeabilitas yang sama pada arah horisontal dan &ertikal. ari gambar tesebut, suatu parit yang dimasukkan sampai ;<3 kedalaman lapisan porous hanya dapat mengurangi 03 dan mengurangi gradient hidraulik keluaran sebanyak H3. Bendungan di atas ondasi tanah harus mempunyai paling tidak paritan sebagian yang dangkal sekitar ,< m @ 0, m yang diisi kembali dengan tanah lempungan yang dipadatkan, untuk membuang top soil, kerakal, rekahan batuan, alur permukaan, retakan desikasi, lubang binatang, akar'akaran, dan lain lainnya.
5. Sel#*%t Ke$a H%l% *elimut kedap hulu yang menyambung dengan 9ona inti digunakan untuk memperpanjang aliran rembesan guna mengurangi rembesan. ara ini digunakan, bila cara paritan &ertical terlalu mahal. -etoda pengendali hilir, seperti drainase, juga digunakan bersama'sama selimut kedap hulu ini, untuk mengurangi pengaruh tekanan angkat dan piping. 8esiensi dari selimut kedap hulu ini tergantung dai panjang, ketebalan dan koeisien permeabilitas arah &ertikal serta perlapisan dan permeabilitas dari material ondasinya. *elimut kedap hulu ini dapat rusak, bila terjadi retakan pada selimut akibat penurunan ondasi atau akibat kekeringan pada kondisi air waduk surut. Masalah lain adalah terjadinya lubang'lubang (pipa) di dalam ondasi, bila selimut diletakkan di atas kerakal atau rekahan batu tanpa dilengkapi ilter. Bila muka air waduk berluktuasi, di atas dan di bawah daerah selimut kedap ini, selimut harus dilindungi terhadap gelompang dan erosi hujan, pengeringan, dan tumbuhan yang mempunyai akar dalam.
30
Ga*+ar 2.11 *elimut kedap hulu
$. Ber* H#l#r %ntuk mengimbangi tekanan angkat berlebihan melalui lapisan ondasi yang porous di kaki hilir bendungan, dapat menggunakan suatu berm hilir. Berm hilir tersebut terbuat dari material yang porous, supaya dapat memperpanjang aliran rembesan. >al tersebut dapat mengurangi gradient hidraulik keluaran dan debit rembesan. $ada kasus lain, berm yang per&ious juga dapat berungsi sebagai ilter6 bila demikian berm tersebut lebih berungsi sebagai drainase dibandingkan pengendali tekanan angkat. %ntuk itu, desain dan konstruksi berm harus mempertimbangkan jenis material yang tersedia dan biaya yang ada.
Ga*+ar 2.12 Berm rembesan hilir
e. Grouting Beberapa jenis grouting yang digunakan sebagai pengendali rembesan, antara lain adalah grouting selimutdental, tirai, konsolidasi, dll (Iea&er, //). !outing pada ondasi dilakukan untuk mengurangi7 a) 5ekanan ke atas (uplift ) di bawah ondasi, hilir dari grouting. b) :emungkinan terbawanya butiran tanah timbunan ke dalam ondasi. c) 5erbawanya butiran tanah timbunan melalui ondasi masuk kebali me timbunan. d) $iping butiran tanah dari kekar'kekar dan sisipan dari batuan. e) 5erbawanya material dari batuan yang hancur ( soluble roc&%. ) 8rosi internal pada bidang kontak antara timbunan dengan ondasi ( be roc& ).
31
!routing tirai sering dilaksanakan pada batuan, namun juga dapat dilakukan pada lapisan pasir dan kerakal. $ada dasarnya, lubang'lubang bor dibuat terlebih dahulu dalam suatu garis atau pola grid. Cubang'lubang tersebut dibersihkan terlebih dahulu dan kemudian, tergantung dari ukuran rongga'rongga material yang digrouting, dipompakan suatu semen atau grout kimia pada tekanan tertentu ke dalam lubang. Bila grouting dilakukan pada batuan, material grout harus dapat mengisi retakan, rekahan, dan bukaan bukaan lain sampai material disekeliling lubang menjadi cukup kedap air. Bila groutng dilakukan pada lapisan pasir kasar dan kerakal, suatu campuran tipis semen atau material grout kimia digunakan untuk mengisi rongga'rongga diantara partikel. $ada lapisan pasir halus, material grout mendesak pasir tersebut dan memadatkannya yang akhirnya membentuk suatu struktur penahan rembesan. $ermeabilitas 9ona yang telah digrouting harus relati rendah, supaya grouting eekti, karena pengurangan permeabilitas yang diinginkan mungkin tidak dapat tercapai6 beberapa cara drainase biasanya dilakukan sehubungan dengan grouting untuk keperluan pengendalian rembesan. !routing selimut dilakukan pada daerah galian ondasi yang luas bila permukaan batuannya banyak kekar dan rekah. ara ini digunakan untuk menutup (seal) lapisan atas dari kedalaman sekitar 0 @ m untuk eminimalkan terbawanya butiran tanah halus dari 9ona inti masuk ke dalam bukaan'bukaan ondasi, menutup permukaan batuan terhadap hilangnya material grout saat diberikan tekanan tinggi dan untuk mengurangi kompresibilitas dari batu yang banyak rekah. !routing dental dapat juga digunakan sebagai perbaikan kelemehan'kelemahan bagian ondasi. !routing tirai dilakukan untuk mengurangi aliran rembesan yang dalam yang melalui ondasi dan tumpuan. !ambar di bawah menjelaskan bagaimana grouting mengisi porirongga di dalam ondasi dan berungsi sebagai penahan rembesan.
Ga*+ar 2.1& !routing tirai sebagai perbaikan ondasi bendungan
32
2.,.& Met($a Dra#na"e Metoda ini dilakukan pada suatu timbunanbendungan tanah yang meliputi 7 a. b. c. d. e. .
=ona luar yang per&ious, rainase horisontal, rainase cerobong (chimney%, iaragma ilter sekeliling conduit, rainase kaki, *umur'sumur pelepas.
=ona ilter yang didesain dengan benar dan tepat dapat membantu pengendalian rembesan dan mengurangi potensi terhadap piping dan erosi internal material 9ona inti. rainase juga membentuk suatu 9ona yang bersiat lulus air pada ondasi bendungan. rainase harus mampu mengalirkan debit rembesan yang diantisipasi tanpa menimbulkan tekanan yang berlebihan. =ona ilter harus mampu menyaring butiran tanah dari retak terbuka atau 9ona inti dan mencegah terbawanya butiran tanah ke dalam drainase. :arena debit rembesan sulit diprediksi dan drainase kemungkinan tersumbat, maka kapasitas drainase paling tidak harus lebih besar + orde dari debit rembesan yang diantisipasi. Metoda drainase untuk bendungan beton, antara lain meliputi 7 a) !aleri, b) rainase lateral ke dalam tumpuan, c) *umur'sumur pelepas. esain drainase yang benar pada ondasi dan tumpuan bendungan beton dapat mengurangi potensi gerusan #unermining ), meningkatkan stabilitas bendungan, mengurangi tekanan angkat dan mencegah keruntuhan tumpuan. *istem drainase tersebut ber&ariasi, tergantung dari siat teknis batuan ondasinya. *istem drainase untuk struktur dinding penahan, lantai depan ( apron) dan dinding powerhouse, meliputi antara lain 7 a) rainase &ertikal,lubang pematus (weep holes), dan drainase kaki, b) rainase geosintetis, c) *istem sub'drain.
a. 9(na L%ar Per'#(%" $ada beberapa tempat, debit rembesan dari dua material yang berbeda dengan perbedaan permeabilitas yang sikniikan cukup tersedia di lapangan sebagai material urugan. $ada beberapa kasus, material yang porous ditempatkan pada bagian hulu dan hilir dari material yang lebih rendah permeabilitasnya. *uatu 9ona transisi atau ilter biasanya ditempatkan di antara 9ona inti dan 9ona luar untuk mencegah terjadinya piping dan erosi internal. Beberapa bendungan yang jarang surut, tidak memerlukan 9ona ilter hulu. =ona luar bagian hulu terdiri dari urugan pasir, kerikil, kerakal, dan batu yang
33
mempunyai permeabilitas lebih besar dari 9ona inti. Bila material 9ona luar mempunyai gradasi yang berbeda dengan 9ona inti, diperlukan 9ona iltertransisi ganda. $ada beberapa kasus, muka air reatik akan cukup rendah di bagian hilir dan tidak banyak mempengaruhi stabilitas di bagian lereng hilirnya.
Ga*+ar 2.1, =ona luar dan transisi dari bendungan urugan +. Dra#na"e H(r#"(ntal rainase horisontal atau selimut dapat digunakan untuk mengendalikan rembesan melalui timbunan homogin atau untuk mencegah terjadinya tekanan angkat yang berlebihan dari rembesan yang melalui ondasi. Ca9imnya, drainase horisontal digunakan untuk mencegah rembesan yang timbul di lereng hilir dari bendungan homogin. Meskipun demikian, drainase horisontal kurang eekti untuk menurunkan muka air reatik pada timbunan yang berlapis'lapis secara horisontal. %ntuk itu, drainase horisontal harus die&aluasi secara hati'hati, bila tujuannya untuk menurunkan muka air reatik. rainase horisontal tersebut dapat mengurangi tekanan angkat secara sikniikan pada ondasi di bagian hilir, namun, juga dapat meningkatkan debit rembesan yang mengalir di bawah bendungan. rainase horisontal akan eekti, bila rembesan melalui kekar'kekar batuan atau rekah' rekah batuan atau lapisan tanah ondasi yang homogin dan per&ious. aerah bidang kontak yang luas dari drainase selimut akan lebih eekti dibandingkan dengan daerah yang lebih sempit. rainase horisontal juga akan lebih eekti pada daerah bangunan pengeluaran (outlet ) yang mempunyai lapisan ondasi yang per&ious dan homogin. Meskipun demikian, drainase horisontal kurang eekti untuk mengendalikan rembesan pada lapisan tanah ondasi yang berlapis'lapis, karena remesan pada lapisan per&ious yang lebih dalam akan mem'bypass drainase horisontal pada permukaan ondasi. rainase horisontal kadang'kadang merupakan metoda tersendiri untuk mengendalikan rembesan melalui timbunan, karena pada timbunan yang berlapis'lapis, drainase
34
horisontal pada bagian dasar tidak mempengaruhi rembesan di bagian atas timbunan. $ada kasus ini, drainase cerobong #chimney rain) mungkin lebih eekti.
Ga*+ar 2.1- rainase horisontal pada suatu bendungan urugan
5. Dra#na"e )er(+(ng rainase cerobong (chimney1incline rain) dapat berbentuk miring atau &ertikal terbuat dari material granular, biasanya dikonstruksi bersama'sama dengan 9ona ilter di bagian hulu dan hilir dari drainase. $ada beberapa kasus, drainase itu sendiri berungsi sebagai ilter 6 biasanya cara ini digunakan pada bendungan urugan. :ombinasi dari cerobong dan drainase horisontal adalah merupakan suatu cara yang eekti untuk mengendalikan rembesan melalui timbunan. rainase cerobong biasanya dibuat dengan sudut H< terhadap bidang horisontal sampai &ertical, tergantung dari geometri bendungan, pelaksanaan praktis di lapangan dan alur rembesan yang akan diantisipasi. 5imbunan tanah yang dipadatkan, biasanya akan berlapis'lapis dan permeabilitas arah horisontal akan lebih besar dibandingkan yang &ertikal. >al ini disebabkan oleh material ari borro$ area yang ber&ariasi dan lapisan'lapisan tanah yang dipadatkan mempunyai perbedaan' perbedaan siat, meskipun kecil. %ntuk lapisan tanah yang berlapis'lapis, drainase horisontal tidak perlu untuk mencegah penjenuhan di bagian hilir ondasi. rainase horisontal juga tidak dapat mencegah terjadinya rekah hidraulis ( hyraulic fracturing ) dan erosi internal dari timbunan. Jadi, drainase cerobong adalah suatu cara terbaik untuk GmenangkapD rembesan di sepanjang bidang horisontal melalui suatu timbunan yang berlapis'lapis, dimana drainase horisontal cocok untuk mengurangi tekanan angkat di sepanjang dasar struktur. Rekomendasi praktis terbaru adalah menggunakan drainase cerobong untuk mengendalikan rembesan dan erosi internal pada timbunan tanah dan drainase ondasi, baik drainase hori9ontal maupun drainase paritan atau sumur'sumur pelepas tekanan untuk mengendalikan rembesan pada ondasi. %ntuk menambah kapasitas hidraulis,
35
drainase harus dilengkapi dengan ilter yang memadai di antara 9ona ilter dengan 9ona di dekatnya, bila 9ona ilter tidak digunakan. ?ilter cerobong adalah merupakan pertahanan paling baik terhadap retakan melintang pada 9ona inti akibat perbedaan penurunan atau getaran gempa. Apabila jenis tanah dispersi atau jenis tanah lain yang mudah tererosi digunakan sebagai 9ona inti, 9ona ilter cerobong dan drainase horisontal adalah merupakan pertahanan paling baik terhadap erosi internal, seperti gambar di bawah.
Ga*+ar 2.18 :ombinasi drainase cerobong dan drainase horisontal
$. D#a4rag*a 4#lter Sekel#l#ng K(n$%#t Aliran air disepanjang bidang kontak antara konduit dan timbunan tanah adalah merupakan hal yang menarik perhatian para ahli. Banyak bendungan mengalami keruntuhan akibat rembesan yang melalui bidang kontak tersebut, baik piping maupun erosi internal, tergantung dari jenis tanahnya. %ntuk mencegah aliran disepanjang bidang kontak tersebut atau untuk meningkatkan panjang aliran rembesan, konstruksi DkupinganD terbuat dari beton atau material lain sering digunakan pada masa lalu. ara praktis terkini adalah dengan menggunakan diaragma ilter yang didesain dengan tepat disekeliling konduit untuk DmenangkapD rembesan melalui retakan'retakan yang mungkin terjadi pada timbunan disekitarnya. 5ujuan dari diaragma ilter ini adalah untuk DmemotongD aliran rembesan melalui retakan'retakan atau aliran rembesan melalui bidang kontak antara konduit dengan timbunan serta untuk menyaring butiran tanah yang tererosi di sepanjang bidang kontak tersebut.
36
Ga*+ar 2.1/ iaragma ilter di sekililing konduit
e. Dra#na"e =Par#tan; Kak# *uatu *uatu drainase drainase atau paritan paritan kaki dapat dapat digunaka digunakan n bersama bersama'sama 'sama dengan cara lain pengendalian rembesan. Metoda ini biasanya terdiri dari sebuah pipa pengumpul di dalam suatu suatu parit paritan an yang yang kemud kemudia ian n diisi diisi kemba kembali li deng dengan an mate materia riall ilter ilter di sekeli sekelilin ling g pipa pipa drainase. Jika lapisan ondasi yang porous cukup dalam atau berlapis'lapis, drainase kaki mungkin mungkin dapat dapat Gmenang GmenangkapD kapD sebagia sebagian n kecil kecil rembesan rembesan,, $ada $ada kasus kasus ini, sumur'sum sumur'sumur ur pelepas tekanan digunakan untuk melepaskan tekanan angkat dan mengumpulkan air rembesan melalui sumur yang digali lebih dalam.
Ga*+ar 2.1< rainase kaki dikombinasikan dengan sumur pelepas tekanan
4. S%*%r Pelea" Tekanan Tekanan *umur pelepas tekanan #relief $ells) $ells) digunakan untuk mengurangi tekanan angkat yang terja terjadi di pada pada ond ondasi asi yang yang per&i per&iou ous s di hilir hilir kaki kaki bend bendun unga gan. n. *umur *umur'su 'sumur mur terse tersebu butt GmenangkapD GmenangkapD rembesan dan melepaskan melepaskan tekanan serta mengarahkan mengarahkan aliran air masuk ke dalam konduit tanpa mempengaruhi keamanan bendungan. ara ini juga dapat digunakan pada ondasi batuan bendungan beton gra&ity. *umur'sumur pelepas tekanan ini harus dipasang sampai dengan lapisan yang lebih per&ious dari lapisan ondasi, bila lapisan ondasi berlapis'lapis. berlapis'lapis. *umur pelepas pelepas ini biasanya didesain sebagai penetrasi penuh atau penetrasi sebagian.
37
Meskipun sumur'sumur pelepas tersebut mengurangi tekanan berlebihan, sumur tersebut juga meningkatkan meningkatkan debit rembesan bawah ( unerseepage), unerseepage ), terga tergantu ntung ng dari dari kondis kondisii lapisan lapisan ondasi. ondasi. *umur'sum *umur'sumur ur pelepas pelepas tekanan tekanan harus harus ditempat ditempatkan kan sedemik sedemikian ian rupa, rupa, sehingg sehingga a mudah mudah diukur diukur,, dibersih dibersihkan kan,, dipompa dipompa untuk untuk memantau memantau debit debit rembesan rembesannya nya.. $ompa dipasang untuk meningkatkan pengaruh surut dari sumur (Campiran K.).
2.,., Met($a Dra#na"e Pa$a Ben$%ngan Bet(n Bendungan beton yang dibangun di atas ondasi batuan mempunyai sistem drainase yang unik. !aleri, adit, sumur pelepas tekanan, dan drainase samping sering digunakan untuk melepas tekanan angkat dan untuk mengumpulkan dan memantau rembesan.
a. Galer# $an S%*%r Pelea" Tekanan Bendungan beton yang besar sering dilengkapi dengan suatu galeri yang berungsi ganda untuk untuk jalan jalan inspe inspeksi ksi dan dan drain drainase ase intern internal. al. !aler !alerii mengu mengumpu mpulka lkan n rembe rembesa san n dari dari sambungan'sambun sambungan'sambungan gan konstruksi melalui melalui suatu jaringan jaringan &ertikal dan horisontal horisontal yang yang lebih lebih kecil kecil pada pada struktur struktur dan mengump mengumpulka ulkan n rembesan rembesan dari ondasi ondasi melalui melalui jaringan jaringan sumur'su sumur'sumur mur pelepas pelepas tekana tekanan. n. *uatu *uatu konduit konduit dibuat dibuat di dalam dalam galeri galeri yang yang sekaligu sekaligus s mengarahkan rembesan'rembesan yang kerluar ke suatu bangunan pengeluaran ( outlet ) di bagian hilir yang lebih rendah. $erubahan debit aliran rembesan pada konduit atau dari draina drainase se indi& indi&idu idual al menun menunjuk jukkan kan adan adanya ya indik indikas asii timbu timbuln lnya ya masala masalah h pada pada beton beton,, $aterstops, $aterstops , atau atau sistem sistem peng pengen enda dali li rembe rembesan san lain. lain. Remb Rembesa esan n yang yang berbe berbeda da dari dari biasany biasanya a mengindi mengindikasik kasikan an meningka meningkatny tnya a tekanan tekanan di sepanja sepanjang ng lapisan lapisan beton beton atau atau sambungannya sambungannya atau di sepanjang sepanjang dasar bendungan bendungan yang dapat memacu ketidak stabilan bendun bendungan gan.. *uatu *uatu perubah perubahan an debit debit embesan embesan perlu perlu diperhat diperhatikan ikan,, karena karena hal tersebu tersebutt mengindi mengindikasi kasikan kan tekanan tekanan rembesa rembesan n mendeka mendekati ti le&el le&el yang yang melebih melebihii batas batas desain desain dan sistem drainase tiak berungsi sebagaimana mestinya. %ntuk itu, drainase internal dan sumur'sumur pelepas tekanan harus diinspeksi dan dijaga secara rutin untuk mencegah tersumbat yang biasa terjadi pada bendungan beton. rainase atau sumur pelepas yang tersumba tersumbatt akan akan meningk meningkatka atkan n tekanan tekanan rembesa rembesan n yang yang dapat dapat memberika memberikan n kontribu kontribusi si mengurangi stabilias bendungannya.
+. Dra#na"e A$#t $an Dra#na"e Sa*#ng ke T%*%an T%*%an Bila tumpuan terdiri dari batuan yang lunak dan mudah hancur ( fracture roc& ), ), perlu dilengkapi dilengkapi dengan drainase. drainase. *uatu adit biasanya biasanya digunakan sebagai sebagai drainase dan jalan inspeksi pada tumpuan. 8dit ini adalah analog dengan galeri pada bendungan beton untuk pemas pemasan anga gan n dan dan peman pemantau tauan an draina drainase se sampi samping ng serta serta untuk untuk melaku melakuka kan n grouti grouting ng perbaika perbaikan n yang yang terdiri terdiri dari suatu suatu konduit konduit guna guna mengalir mengalirkan kan rembesan rembesan ke bangun bangunan an pengeluaran yang lebih rendah. rainase samping dibuat untuk menampung rembesan melalui rekahan atau kekar batuan dan juga untuk melepaskan melepaskan tekanan rembesan. >al ini akan dapat meningkatkan stabilitas tumpuan secara keseluruhan. keseluruhan. *uatu perubahan perubahan debir rembesan di dalam konduit atau drainase samping menunjukkan adanya masalah yang berpo berpoten tensi si pada pada tumpu tumpuan an.. $emel $emeliha iharaa raan n secara secara rutin rutin dan dan berka berkala la harus harus dilaku dilakuka kan n terhadap drainase samping pada tumpuan.
38
2.,.- Met($a Dra#na"e Str%kt%ral Pa$a Bang%nan Pelengka Metoda Metoda drainas drainase e untuk untuk dinding dinding penaha penahan n tanah, tanah, apron apron dan powerho powerhouse use adalah adalah juga merupakan hal penting terhadap kesatuan bendungan secara keseluruhan. :eruntuhan dari bangunan bangunan pelengkap tersebut tersebut akibat tekanan rembesan rembesan yang berlebihan berlebihan memacu keru kerunt ntuh uhan an bang bangun unan an pena penaha han n air air yang yang akhi akhirn rnya ya juga juga meny menyeb ebab abka kan n terj terjad adin inya ya keruntuhan bendungan. 5eknik yang biasa digunakan adalah drainase &ertikal, drainase geosintetis, geosintetis, drainase kaki, dan sistem sub'drainase. sub'drainase. $engelola bendungan harus terbiasa dengan dengan sistem sistem drainas drainase e dan memasti memastikan kan sistem sistem tersebu tersebutt terpelih terpelihara ara seperti seperti sistem sistem drainage lainnya.
1. Dra#na"e Vert#kal3 L%+ang Pe*at%" $an Dra#na"e Kak# rainase rainase &ertical &ertical biasany biasanya a diguna digunakan kan dibelak dibelakang ang dinding dinding penaha penahan n yang yang terdiri terdiri dari mater material ial granu granular lar yang yang didesa didesain in untuk untuk melep melepas askan kan tekan tekanan an hidros hidrostat tatik ik di bela belakan kang g dinding. rainase kaki mengalirkan rembesan di bangunan keluaran di dasar dekat suatu drainase drainase &ertikal &ertikal.. rainase rainase yang yang terpelih terpelihara ara baik baik mengura mengurangi ngi kemungki kemungkinan nan terjadin terjadinya ya keruntuh keruntuhan an dinding dinding dan memperp memperpanj anjang ang umur umur dengan dengan cara menjaga menjaganya nya tetap tetap pada pada kondisi kering. Cubang'lubang pematus ( $eepholes) $eepholes ) biasanya ditempatkan pada bagian depan dinding yang merupakan suatu cara lain untuk mengurangi mengurangi tekanan hidrostatik dari belakang dinding.
Ga*+ar 2.1> rainase &ertika, lubang pematus dan drainase kaki
39
2. Dra#na"e S#ntet#" S#ntet#" $an 6#lter rainase *intetis dan ?ilter banyak digunakan pada konstruksi yang modern. Beberapa drainase dan ilter terdiri dari wo&en atau non'wo&en geosintetis. rainase geosintetis kebanyakan terdiri dari geogrid atau tipe papan wa&er yang didesain sebagai jalannya rembesan. $roduk tersebut secara tipikal terbuat dari material plastik yang mempunyai kepadatan rendah atau kepadatan tinggi, tergantung dari kondisi yang diinginkan, yakni lentur atau kaku. Material tersebut dipasang pada permukaan atau bidang kontak dimana rembesan akan dikumpulkan. 5ipe dan ukuran material didesain untuk mengalirkan atau menyaring debit rembesan yang diantisipasi diantisipasi ke suatu pipa drainase. drainase. :endala dari material geosint geosintetis etis ini adalah adalah sulit sulit dipanta dipantau u dan dirawat. dirawat. -amun -amun demikian demikian,, apabila apabila didesain didesain dengan dengan benar dan tepat, cara ini adalah adalah merupak merupakan an suatu suatu cara alternati alternati pengump pengumpul ul rembesan pada daerah yang tidak kritis yang praktis. ?ilter ?ilter geoteks geotekstil til pada pada sistem sistem drainas drainase e harus harus digunaka digunakan n dengan dengan hati'hat hati'hatii untuk untuk suatu suatu bangun bangunan an penaha penahan n air yang yang kritis. kritis. ?ilter ?ilter geoteks geotekstil til biasa biasa diguna digunakan kan dimana dimana potensi potensi keruntuhan keruntuhan sistem drainase tidak berpotensi berpotensi membahayakan membahayakan di sekitarnya. -amun, cara terkini terkini untuk untuk mendesa mendesain in suatu suatu bendun bendungan gan atau bangun bangunan an penaha penahan n air lainnya lainnya adalah adalah dengan menggunakan menggunakan pasir ilter dibandingakan dibandingakan dengan ilter geosintetis, geosintetis, sehubungan sehubungan dengan potensi penyumbatan dan kerusakan dari ilter geosintetis.
&. S#"te* S%+7$ra#n *istem *ub'drain ini didesain untuk mengurangi gaya'gaya angkat yang bekerja di bawah slab slab atau atau dindi dinding ng beto beton. n. Biasa Biasany nya, a, sistem sistem ini digu diguna nakan kan di bawah bawah salura saluran n depa depan n bangun bangunan an pelimpah pelimpah ( spill$ay% atau ondasi ondasi dinding dinding penahan penahan.. Sub2rain ini terdiri terdiri dari lapisan agregat dengan pipa yang diberi celah'celah #slotte pipes) pipes ) untuk mengalirkan air menjauhi struktur. struktur. *istem *istem sub2rain sub2rain ini harus didesain dengan benar memenuhi kriteria ilter untuk mencegah material ondasi terhadap piping atau tererosinya material halus ke dalam drainase. drainase. Banyak dan ukuran pipa juga harus didesain didesain sesuai dengan kapasitas kapasitas yang diperlukan untuk mengalirkan debit rembesan yang diantisipasi.
40
Ga*+ar 2.2? *istem sub'drain dengan ilter geosintetis $ada bab ini diuraikan beberapa tindakan pengendalian rembesan yang berkaitan dengan bendungan dan didokumentasikan dalam data. Juga mengetahui cara pengendalian rembesan yang telah dilakukan dan masalah'masalah rembesan yang dihadapi untik membantu melakukan analisis dan e&aluasi cara'cara yang telah dilaksanakan dan tindakan perbaikan yang diperlukan.
41
III. INVESTIGASI LAPANGAN &.1 U*%* 8&aluasi terhadap resiko akibat rembesan adalah cukup sulit dilakukan. $ada beberapa kasus, suatu e&aluasi terhadap resiko keamanan bendungan harus dibuat berdasarkan siat khusus'lapangan dan 3ugment serta pengalaman seseorang. >al tersebut juga tidak terlepas dari konsiderasi non'teknis, misalnya opini masayarakat (C*M). Beberapa indikator dari masalah keamanan bendungan akibat remesan, antara lain adalah 7 a) $eningkatan debit rembesan secara progresi, b) 5erbawanya butiran tana, erosi internal, terlarutnya massa tanah, dan peningkatan kekeruhan air rembesan yang keluar, c) $eningkatanpenurunan tekanan hidrostatik, d) *uatu perubahan pola rembesan, e) 5erjadinya rembesan di suatu lokasi yang kritis, misalnya di dekat konduit, ) $embasahan lereng (sloughing), g) 5erlihatnya lubang'lubang benam (sinkholes), h) :ondisi basah dan lunak serta tidak stabil di daerah hilir, i) 5umbuhan yang lebih rindang dibangdingkan di tempat lain yang kering. $ada beberapa proyek, keputusan terhadap resiko kegagalan akibat rembesan dapat langsung ditindak lanjuti, namun untuk proyek di tempat lain hal tersebut mungkin sulit dilakukan. Meskipun demikian, semua potensi kerusakan akibat rembesan harus segera di e&aluasi, bila perlu dengan menambahkan beberapa instrumen untuk memastikan pengaruh rembesan dan menentukan tindak perbaikannya.
&.2 )ak%an In'e"t#ga"# ?aktor'aktor yang perlu dipertimbangkan dalam melakukan in&estigasi terhadap rembesan yang mencapai kondisi seriouskritis dan tindak perbaikannya, adalah 7 a) 5empat terjadinya rembesan dan material yang dilaluinya. ' Alur rembesan dan perkembangannya, ' Apakah melalui timbunan atau ondasi, dekat konduit, bidang kontak tumpuan atau di tempat lainnya, ' Apakah material yang dilalui rembesan bersiat mudah tergerus atau terlarut, ' Apakah desain telah mempertimbangkan cara pengendalian rembesan. b) Lariasi hubungan antara debit rembesan dengan musim, hujan dan luktuasi muka air waduk. ' ' '
Apakah rembesan meningkat sesuai dengan meningkatnya air waduk, Apakah peningkatan tersebut secara mendadak atau dalam peroda yang lama, Apakah rembesan berkurang saat air waduk turun dan kembali ke posisi semula atau tidak,
42
' ' '
Apakah rembesan keluar di tempat yang berbeda, Apakah pengukuan rembesan mempunyai siklus tahunan, Apakah rembesan mempunyai pola atau jejak yang mengikuti dengan pola hujan.
c) Respons tekanan atau gaya'gaya rembesan terhadap &ariasi le&el muka air waduk ' Merespons dengan cepat atau lambat, ' Merespons dengan kecepatan tertentu sesuai dengan kecepatan naiknya muka air waduk. d) Apakah tindak perbaikan pengendalian rembesan dipelihara dengan baik. 4nspeksi rutin harus dilakukan secara berkala dan bila perlu melakukan in&estigasi dan memasang tambahan instrumen, untuk menjawab pertanyaan di atas, termasuk mempelajari inormasi, gambar'gambar geometri dan jenis material timbunan dan ondasi bendungan yang die&aluasi. :emudian lakukan e&aluasi masalah yang terjadi, e&aluasi resikonya dan tentukan tindak perbaikan yang tepat. okumentasikan semua oto'oto lapangan dan hasil diskusi dengan ahli yang berpengalaman.
&.& S%*+er Data *etelah identiikasi potensi rembesan dan penentuan inormasi yang diperlukan dilakukan, lakukan pengumpulan inormasi untuk malakukan analisis dan penilaian terhadap masalah rembesan yang potensial menimbulkan kerusakan terhadap bendungan. Berbagai cara untuk melakukan pengumpulan inormasi tersebut akan diuraikan di bawah. Biasanya, in&estigasi dan pengumpulan data dilakkan oleh seseorang atau suatu perusahaan konsultan yang berpengalaman yang akan mengidentiikasi inormasi yang diperlukan yang dituangkan dalam bentuk perencanaan yang matang untuk memperolehnya.
&.&.1 B%kt# V#"%al Dar# Penga*atan Laangan Cangkah pertama adalah melakukan inspeksi lapangan ke daerah rembesan dan sekitarnya. Cakukan pengambilan oto'oto dan lengkapi beberapa inormasi, antara lain mencakup 7 a) atatan dan laporan'laporan proyek, b) Melakukan interpretasi dan klariikasi terhadap laporan'laporan yang ada, c) $ada beberapa kasus, gunakan GeelingD untuk mengenali masalah dan tingkat keseriusannya, %ntuk situasi yang tidak terlalu kompleks, seorang ahli yang berpengalaman sering dapat memastikan seberapa parah masalah yang dihadapi dan merekomendasikan tindak perbaikan yang ekonomis.
43
&.&.2 @a!an5ara Iawancara dengan orang yang amiliar dan memahami proyek bersangkutan mungkin dapat membantu banyak dalam melakukan e&aluasi dan penilaian terhadap masalah rembesan yang dihadapi, misalnya perencana awal, pengelola, petuga "#$, kontraktor, dll. 4normasi yang diperlukan, antara lain 7 a) *ejarah dan kronologis terjadinya rembesan, b) :apan mulai timbulnya rembesan dan hubunganna dengan muka air waduk, c) Apa yang terjadi di daerah rembesan bila terjadi hujan, termasuk pengaruh luktuasi muka air waduk, d) Apakah rembesan pernah mengalami kekeruhan, e) Apakah rembesan pernah membawa butiran tanah, ) Apakah ada akumulasi butiran tanah disekitar rembesan, g) Apakah rembesan terpengaruh oleh kondisi cuacamusim, h) Apakah lokasi rembesan dalam kondisi kering sebelum dikonstruksi, i) Apakah rembesan terpengaruh oleh operasi pintu'pintu selama "#$, j) Apakah perubahan rembesan mempunyai pola yang sama pada siklus harian, musimam atau tahunan.
&.&.& In"tr%*enta"# Bila masalah rembesan cukup konpleks, diperlukan data instrumentasi untuk menge&aluasinya. $ada kasus dimana rembesan baru terjadi, diperlukan penambahanpemasangan instrumentasi baru untuk menambahkan data instrumen yang ada. 4nstrumen'instrumen yang perlu ditambahkan dan dipasang di dekat bendungan untuk memanrtau rembesan, antara lain berupa 7 a) b) c) d) e) )
$isometer, 4o$nhole flo$meter , $engukur suhu (thermal probes), 4o$nhole camera, "bser&ation well, Alat ukur rembesan.
*ebagai pedoman dalam pemilihan instrumen dan lokasi pemasangannya, adalah sebagai berikut 7 a) !ambar lay2out dan potongan'potongan bendungan, termasuk pemasangan instrumen yang lama. *emua jenis instrumen harus dipasang pada tempat yang sesuai, sehingga menghasilkan datainormasi yang diperlukan. 5idak mudah untuk melakukan hal ini. b) $erencanaan harus leksibel, pemasangan dan data pembacaan awal dari satu pisometer, sering menunjukkan perlunya pemasangan di tempat lain. c) *emua masing'masing alat ukur rembesan yang harus diukur secara terpisah, harus sedekat mungkin dengan sumbernya.
44
d) *uatu seri pisometer biasanya diperlukan untuk mencari alur rembesan dari sumbernya ke arah keluaran di hilir, seperti halnya tekanan yang ditimbulkannya. $engaturanpenempatan pisometer tersebut diperlukan, terutama pada batuan dimana rembesan mengalir melalui kekar, rekahan, 9ona sesar dan 9ona geser. e) Cokasi instrumen harus dikoordinasikan dengan keperluan in&estigasi. %ntuk menghemat waktu dan biaya, lubang bor untuk memasang instrumen juga dimanaatkan untuk pengambilan contoh tanah, pengujian permeabilitas, *$5, dll. 4nstrumen yang lama dan yang baru dipasang harus dipantau secar hati'hati untuk memperoleh inormasi mengenaik perilakuk bendungan dan untuk mempelajari 5tren D dari rembesan. $embacaan instrumen juga harus dilakukan secara teratur dengan inter&al waktu tertentu, bila perlu gunakan data logger untuk memudahkan pemantauannya. *emua pembacaan harus dikorelasikan dengan luktuasi muka air dan kondisi cuacamusim. Banyak hasil pembacaan, antara lain sumur'sumur pelepas tekanan dan sumur pantau juga berungsi sebagai data muka air tanah dan sebagai pelepas tekanan. -amun, suatu sumur pelepas tekanan atau drainase t#$ak $#g%nakan sebagai pisometer dengan memasang packer yang dilengkapi manometer tekanan. $emasangan packer dengan manometer akan merubah secara mendasar terhadap pola rembesan internal yang dapat menimbulkan terjadinya tekanan air yang lebih tinggi. >al tersebut dapat memicu terjadinya piping dan mempengaruhi stabilitas bendungan yang dapat mempercepay terjadinya keruntuhan. $rogram pemasangan instrumen yang didesain dengan tepat dan benar akan membantu pengelola bendungan dalam hal peringatan dini terhadap potensi bahaya dan dengan cepat melakukan tindak perbaikannya.
&., In'e"t#ga"# D# Laangan $enyelidikan lapangan tambahan mungkin diperlukan, tergantung dari kondisi khusus di lapangan dan ketersediaan data. $emboran, pengambilan contoh tanah dan pengujian terhadap material timbunan dan ondasi diperlukan untuk melakukan modiikasi pelrencanaan konstruksi dan spesiikasi guna tindak perbaikannya. $enyelidikan dengan geoisik dan pengujian'pengujian lapangan perlu dipertimbangkan guna menetukan lokasi dan perluasan dari rembesan. 4n&estigasi lapangan sebaiknya melibatkan para ahli yang berpengalaman, antara lain geologis, juru bor dan ahli geoisik. 4n&estigasi tersebut cukup mahal6 bila biaya merupakan suatu aktor yang harus dipertimbangkan, biaya yang minimum tidak harus mengurangi kualitas pekerjaan. Misalnya, pengambilan contoh melalui diameter pemboran yang kecil tidak akan memberikan hasil yang memuaskan dibandingkan dengan pengambilan contoh melalui diameter pemboran yang lebih besar yang lebih mahal. -amun, tanpa melakukan pengambilan contoh anah, pemboran yang dilakukan akan kurang berguna.
45
Berikut di bawah beberapa hal yang harus diperhatikan selama in&estigasi rembesan dilakukan 7 a) Pe*etaan laangan6 untuk memperoleh pemetaan geologi dari tapak bendungan dan genangan waduknya. >al ini penting dilakukan untuk mengetahui perlapisan dan struktur geologi, pada beberapa kasus untuk mengantisipasi sumber dan alur rembesan dan sekaligus untuk menentukan instrumentasi dan penyelidikan bawah tanah. 4nterpretasi oto udara dapat banyak membantu, terutama pencitraan panas inra merah. b) Pe*+(ran $an enga*+#lan 5(nt( tana6 penyelidikan bawah tanah diikuti pengambilan contoh tanah perlu dilakukan untuk memperoleh perlapisan tanah dan jenis tanahbatuan serta untuk mengetahui alur rembesan. Melalui lubang'lubang bor juga dapat dilakukan pengujian'pengujian in'situ dan pemasangan pisometer. $ekerjaan pemboran ini harus disuper&isi oleh ahli yang berpengalaman dan harus dilakukan secara hati'hati untuk mencegah terjadinya masalah yang serius, misalnya rekah hidraulis, rusaknya lapisan ilter yang tipis, terkontaminasinya ilter oleh air pemboran dan terjadinya tekanan rembesan yang tidak terkontrol. Bila memungkinkan, selama pemboran tidak menggunakan tekanan air untuk pemboran di suatu bendungan. c) Peng%j#an laangan6 berbagai pengujian lapangan dapat dilakukan dalam in&estigasi rembesan, salah satunya adalah berbagai cara pengujian permeabilitas dari tanahbatuan. engan kemajuan teknologi, penggunaan kamera di dalam lubang bor sering dilakukan untuk menge&aluasi rekahan, kekar, dan alur rembesan. Berbagai peralatan logging melalui lubang juga digunakan untuk mengetahui temperatur air dan proil kandungan kimuianya. :andungan kimia di dalam air juga berguna untuk melakukan identiikasi sumber rembesan. Arah dan kecepatan aliran rembesan, caliper logs dan berbagai jenis logs dapat membantu dalam melakukan e&aluasi material di dalam lubang spesiik dan diantara lubang'lubang. :adang'kadang 9at pewarna atau elemen penelusur lain diinjeksikan untuk mengetahui alur rembesan dan mengukur waktu dari sumber ke bagian keluarannya. $ada banyak kasus, uji grouting dilakukan untuk menge&aluasi eektiitas dan ekonomi dari grouting sebagai tindak perbaikannya. %ji pemompaan dapat dilakukan untuk menentukan siat hidraulis dari lapisan ondasinya. engan menggunakan unit R- dilengkapi siescan sonar atau alat lain dapat membantu menge&aluasi lebih lanjut masalah rembesan sehubungan dengan kondisi di hilir dan konduit yang terendam. d) In'e"t#ga"# ge(4#"#k6 teknik geoisik digunakan dalam in&estigasi rembesan mencakup metoda permukaan dan o$nhole. 5eknik ini mencakup sur&ei dengan tahanan elektrik (electrical resisti"ity ), self2potential sur"ey, seismic dan microseismic sur"ey , gra"ity an an magnetic sur"eys, groun penetrating raar #/(R%, acoustic emission , gamma an neutron logging an cross2hole thermography . Metoda geoisik ini merupakan suatu cara yang cukup murah. *emua metoda di atas memerlukan suatu &eriikasi yang spesiik (lubang'lubang bor, contoh anah, peta geologi, ele&asi muka air, dll) disamping petugas yang berpengalaman untuk melakukan interpretasinya.
46
&.- Peng%j#an La+(rat(r#%* $engujian di laboratorium sering dilakukan terhadap contoh'contoh tanah untuk melengkapi dan mendukung hasil in&estigasi lapangan. :uat geser dan siat teknik lain dari tanah dan batuan diperlukan untuk menentukan tindak perbaikan. *ebagai contoh, penggunaan suatu Droc& mill D untuk melakukan penggalian suatu paritan yanag dalam memerlukan inormasi kuat geser dan kekerasan batuan yang digali. $engujian kimia di laboratorium terhadap batuan, tanah dan air (waduk dan rembesan) dilakukan sehubungan dengan masalah pelarutan ( solutioning ), garam'garam larut (terutama gypsum) di dalam tanah atau tanah dispersi. $engujian laboratorium mungkin cukup teliti untuk contoh yang kecil, tetapi kurang cukup mewakili untuk suatu material dengan &olume besar di lapangan. Metoda pengujian permeability di laboratorium dapat berupa Dconstan headD atau Dalling headD. ara alling head sesuai untuk material yang mempunyai permeabilitas yang rendah.
Ga*+ar &.1 onstant head permeameter $ada pengujian tinggi tekanan tetap, contoh tanah ditempatkan di dalam suatu wadah silinder dan air dialirkan melalui suatu wadah air yang mempunyai tinggi tekanan tetap. Lolume air (L) yang mengalir dalam waktu tertentu (t) kemudian diukur. Rumus koeisien permeabilitas (konduktiitas) ditentukan berdasarkan rumus arcy 7
k = !i"t dan i = h!L $engujian ini biasanya dilakukan terhadap material yang bersiat cukup rembes air ( per"ious). $engeluaran udara saat penjenuhan perlu dilakukan secara hati'hati. *elain pengujian laboratorium juga dalam in&estigasi ini dilakukan pengujian lapangan. $engujian lapangan umumnya dilakukan untuk memperoleh hasil yang paling baik, karena pengujian lapangan mewakili kondisi lapangan. $engujian lapangan ini dilakukan berdasarkan perubahan tinggi tekanan yang terjadi di dalam suatu sumur #$ell%, lubang
47
bor atau sumur uji (test pit ). *uatu cara yang sering digunakan adalah uji pompa melalui sumur #$ell ).
Ga*+ar &.2 $engujian pemompaan di lapangan :oeisien permeabilitaskonduktiitas (k) dihitung sebagai berikut 7 Ka"%" 13 K(n$#"# Al#ran Langgeng =Steady stage;3 Ak#4er Be+a" 7
k = #ln$r%!r1& '$h% - h1 & %
%
.
48
Ka"%" 23 K(n$#"# Al#ran Langgeng =Steady stage;3 Ak#4er Tertekan 7
k = #ln$r%!r1& %'($h% ) h1& imana > adalah tebal lapisan akier yang ditinjau Asumsi'asumsi yang digunakan adalah 7 Ka"%" 1 a) *umur pompa dibuat sampai setebal penuh dari ormasi lapisan pembawa air, b) 5erjadi kondisi aliran langgeng, c) ?ormasi lapisan pembawa air adalah homogin, isotropis dan jaraknya tak terbatas pada semua arah, d) Berlaku asumsi upuit. Ka"%" 2 a) $emompaan dalam kondisi aliran langgeng, b) * relati kecil dibandingkan >, c) $erubahab kecepatan surut kecil, d) ?ormasi lapisan pembawa air adalah homogin, isotropis dan jaraknya tak terbatas pada semua arah. $erlu diperhatikan bahwa terdapat cara'cara lapangan dan rumus'rumus sehubungan dengan kondisi aliran yang tak langgeng #unsteay state) dan material'material yang tak jenuh untuk mementukan koeisien permeabilitas berdasarkan daripengukuran kecepatan rembesan, dll. ($eriksa beberapa rujukan dari >arr, 5odd, edergren, Bouwer, $ower, %*BR, %.*. Army orps).
49
IV. INVESTIGASI LAPANGAN KONDISI KHUSUS REMBESAN alam e&aluasi untuk mengatasi masalah'masalah rembesan, akan melibatkan 7 ' '
$engamatan masalah di lapangan, Melakukan e&aluasi terhadap pengamatan dan inormasidata lainnya, serta 7 o Menggunakan e&aluasi untuk langsung menjelaskan masalah dan menilai bahaya yang ditimbulkan, bila ada. o Menggunakan e&aluasi dan data penamatan sebagai masukan untuk analisis yang lebih dalam.
Apapun juga kasusnya, interpretasi dan e&aluasi pengamatan harus berdasarkan pada prinsip dan teori aliran rembesan.
,.1 Penga*atan Laangan $engamatan &isual lokasi, luas dan perubahan rembesan dapat memberikan inormasi terhadap batas bagian keluaran rembesan. Alur rembesan dapat dilokalisasi berdasarkan pengalaman. $engamatan rembesan yang keluar disekeliling suatu konduit yang dipasang di bawah timbunan dapat mengindikasikan terjadinya alur rembesan di sepanjang konduit. *uatu pengamatan rembesan yang keruh dapat merupakan suatu tanda terjadinya piping atau erosi internal. %ntuk menentukan apakah sumber rembesan berasal dari waduk, lakukan pengukuran rembesan dengan ambang pengukur atau alat lainnya, dan buat korelashubungan antara rembesan, muka air waduk dan curah hujan. Apabila sumber rembesan berasal dari waduk, tentukan apakah &olume rembesan terhadap perubahan muka air waduk, tetap atau menunjukkan tendensi berubah terhadap waktu. >al tersebut dapat memberikan indikasi terjadinya pelarutan (solutioning ) atau terjadinya erosi internal, atau tindakan pengendalian rembesan yang dilakukan kurang eekti. :arena debit rembesan berkorelasi langsung dengan curah hujan, maka perlu pengamatan lebih rinci saat musim kering, untuk menentukan komponen debit rembesan. 8&aluasi terhadap suatu baris pisometer yang dipasang dengan benar dapat memberikan inormasi mengenai muka air dan tekanannya dan tekanan ke atas #uplift ) pada titik'titik tertentu pada bendungan. ata pisometer juga dapat memberikan inormasi terhadap lokasi alur rembesan, tekanan air pori, kehilangan tekanan, dan gradien hidraulis melalui suatu media yang lulus air ( porous) serta korelasinya dengan muka air waduk terhadap waktu. $ada umumnya, sistem awal pisometer yang telah dipasang saat konstruksi akan diperluas atau dilakukan tambahan pemasangan pisometer untuk mencakup masalah rembesan yang terjadi. engan menggunakan pengamatan atau pengujian lain di lapangan, seperti mengunakan bahan pewarna atau menginjeksikan suatu D tracer D, temperatur dan bahan kimia serta berbagai teknik geoisik dapat ditentukan lokasi tempat keluaran dan alur dari aliran rembesan.
50
,.2 E'al%a"# Tera$a Penga*atan $engamatan dapat dilakukan dengan berbagai cara tergantung dari masalah rembesan yang dihadapi. ata pengukuran rembesan diplotkan terhadap ele&asi pisometer dan muka air waduk terhadap beberapa pisometer yang dipasang pada penampang melintang bendungan. $enurunan gradien terhadap waktu pada le&el air waduk yang sama dapat memberikan indikasi terjadinya alur rembesan yang membesar. $ada kasus lain, data pisometer dapat diplotkan untuk berbagai ele&asi muka air waduk untuk menggambarkan &aliran rembesan riasi tekanan uplift di bawah bendungan. ata pisometer dapat diplotkan dalam penampang di sepanjang hilir kaki bendungan urugan untuk menunjukkan daerah yang mengalami tekanan uplift berlebih pada berbagai ele&asi muka air waduk. $ada kasus yang kompleks, buat kontur ele&asi tekanan pisometer secara topograis dan interpretasikan alur aliran rembesan untuk le&el muka air waduk tertentu, bila perlu lakukan pada berbagai le&el muka air waduk. $ada kasus tertentu, mungkin perlu dilakukan model analisis 0' yang menggambarkan lokasi bendungan, batas geologis dan inormasidata rembesan.
Ga*+ar ,.1 $embacaan pisometer terhadap ele&asi muka air waduk ,.& Re*+e"an Melal%# Bat%an M%$a Lar%t *uatu cara melakukan identiikasi terhadap batuan yang mudah larut adalah dengan melakukan pengamatan terhadap kondisi permukaan tanah. Cubang benam ( sin&holes% adalah sering dan mudah dikenali secara mudah di lapangan yang biasanya terkait dengan topograi DkarstD. Cubang'lubang benam tersebut dapat berisi air atau kering. Cubang benam tersebut merupakan hasil pelarutan batuan dasar, biasanya pada suatu 9ona rekahan (racture 9one). Cubang benam yang runtuh (collaps) terbentuk dari
51
runtuhnya permukaan hingga terbentuknya bukaan (opening), seperti gua. Cubang benam dapat terjadi di dalam waduk atau lereng hilir bendungan adalah merupakan petunjuk kuat dari terjadinya pelarutan batuan dasar yang tidak dilakukan perbaikannya. $ada kondisi geologi tertentu, harus diasumsikan terjadinya pelarutan, hingga tidak terbukti, karena hal yang sama pernah terjadi pada kondisi geologi yang sama. $elarutan batuan dasar memerlukan studi khusus untuk menge&aluasi jenis, distribusi, dan cara pengisian alur larutan yang terjadi. Cokasi dan distribusi batuan terlarut dan cara solusinya harus ditentukan saat tahap desain dan konstruksi bendungan. Apabila data kurang mencukupi, diperlukan tambahan in&estigasi dan instrumentasi. ,., Re*+e"an Melal%# Tana D#"er"#4 5anah lempung alami mengurai ( isperse% atau DeflocculateD di dalam air murni ( pure $ater%. 5anah jenis ini berpotensi untuk terjadinya erosi internal seperti halnya erosi permukaan. :eruntuhan yang berkaitan dengan tanah dispersi sering terjadi secara mendadak dan disertai sedikit tanda'tanda. Bagaimanapun juga, keruntuhan terjadi bila air telah mencapai muka air yang lebih tinggi dibandingkan sebelumnya. Jadi, hal penting yang harus dilakukan adalah penentuan apakah material yang digunakan pada saat konstruksi termasuk jenis tanah dispersi atau tidak, termasuk tanah ondasinya. *alah satu cara terbaik untuk mengatasi tanah dispersi ini adalah dengan menggunakan drainase cerobong (chimney drain) dengan gradasi ilter yang didesain dengan benar. i daerah yang ditemui adanya tanah dispersi, sering ditandai dengan adanya suatu pola erosi. Air merembes secara &ertikal ke bawah beberapa meter ke dalam retakan sebelum keluar di permukaan lereng hilir, menghasilkan bentuk seperti Dkendi'kendi ( 3ugs)D atau lubangpipa pada lereng. Alur berbentuk pipa berukuran sampai beberapa cm sering ditemui pada lereng hilir. 8rosi gully yang dalam dan sempit yang membentuk D balan D adalah merupakan petunjuk adanya tanah dispersi. 5anah dispersi secara isik tidak dapat dibedakan dengan tanah tahan erosi dengan menggunakan pengujian propertis rutin. $engujian lapangan cara gumpalan (crumb test) adalah suatu cara sederhana untuk mengidentiikasi tanah dispersi dengan cepat. $engujian khusus tanah dispersi juga dilakukan di laboratorium dengan hidrometer ganda. $engujian terbaik adalah dengan D pin2holeD dan pengujian dengan mengukur jumlah relati dari garam yang terlarutkan di dalam air pori tanah. >al'hal yang perlu diperhatikan dalam unit 444 ini adalah sebagai berikut 7 a) Cakukan kunjungan lapangan dan lakukan inspeksi &isual terhadap daerah yang mengalami masalah rembesan. b) Cakukan wawancara dengan petugas'petugas yang amiliar dengan masalah rembesan yang dihadapi. c) Cakukan penambahan pemasangan instrumen untuk memperoleh tambahan data dan inormasi mengenai masalah yang berkaitan dengan rembesan.
52
d) Cakukan berbagai in&estigasi lapangan dan laboratorium untuk memperoleh data yang lebih baik dalam rangka penentuan spesiikasi dan tindak perbaikan yang eisien. e) $elajari kondisi geologi lapangan sekitar bendungan. ) $elajari kondisi sebelum konstruksi. g) :umpulkan dan pelajari data'data curah hujan, operasi waduk dan muka air waduk serta data pembacaan instrumen terkait, antara lain pembacaan pisometer, rembesan, pipasumur pantau, dll. alam bab ini menguraikan identiikasi kondisi khusus rembesan, antara lain rembesan melalui batuan yang mudah terlarutkan dan tanah dispersi.
53
V. ANALISIS -.1 Pen$a%l%an alam kasus rembesan yang telah teridentiikasi pada suatu bendungan, harus segera ditentukan apakah embesan tersebut telah berkembang cukup serius atau tidak. $enentuan tingkat keseriusan tersebut harus selalu berdasarkan suatu proses yang logis dan metodis denan mempertimbangkan pengaruh rembesan saat sekarang dan mendatang. Misalnya, muka air waduk yang berpengaruh terhadap rembesan secara sikniikan dan lebih tinggi dibandingkan biasanya. %ntuk menentukan pengaruh rembesan terhadap keamanan bendungan, pertimbangkan dan periksa alur rembesan yang terjadi dan potensi terhadap piping, erosi internal, pelarutan batuan serta peningkatan tekanan air pori berlebih yang terjadi. Beberapa metoda dan teknik dapat digunakan dalam penentuan tersebut. $ada beberapa kasus, suatu kajian terhadap inormasi dan data yang ada serta Gjudgment engineeringD berdasarkan pengalaman dianggap cukup memadai, tetapi pada kasus lain mungkin diperlukan suatu in&estigasi dan analisis yang ekstensi dan detil. alam bab ini menguraikan hal'hal sebagai berikut 7 a) b) c) d) e)
asar teori analisis rembesan secara numerik. Berbagai macam inormasi yang diperlukan dan bagaimana cara memperolehnya. Berbagai metoda dan teknik yang digunakan dalam analisis. imana, kapan dan oleh siapa berbagai metoda tersebut digunakan. Bagaimana hasil analisis tersebut digunakan.
Metoda yang digunakan dalam analisis rembesan ber&ariasi dari yang sederhana hingga cukup kompleks. Metoda terbaik yang digunakan akan tergantung dari kondisi spesiik di lapangan. 5erdapat banyak DpitallsD dalam analisis rembesan karena properti rembesan, seperti permeabilitas yang cukup ber&ariasi pada jarak yang pendek serta dalam arah yang berbeda. Analisis erosi internal dan aliran melalui batuan dasar yang mengandung banyak rekahan (fractures) adalah berbeda dibandingkan melakukan studi terhadap aliran rembesan melalui antar butiran tanah. alam melakukan analisis rembesan harus berdasarkan pada pengetahuan dasar mekanika luida dan geoteknik yang mencakup mekanisme aliran air tanah. -amun, hasil yang terpercaya dapat diperoleh dari DjudgmentD dan pengalaman. Masukan'masukan dari ahli geogi dan geoteknik yang berpengalaman adalah sangat penting dalam melakukan analisis. $ada semua kasus dalam melakukan analisis numerik, suatu e&aluasi parametrik harus dilakukan untuk menilai sensitiitas hasilnya berdasarkan berbagai masukan parameter.
54
-.2 Da"ar Anal#"#" :egagalan'kegagalan bendungan di masa lalu, adalah disebabkan oleh kurangnya suatu pola yang logis dan konsisten untuk melakukan analisis dan mengantisipasi masalah' masalah rembesan. Rumus'rumus empiris berdasarkan suatu pengamatan yang baik dan kinerja yang buruk, beberapa memang membantu, sering tidak dapat diaplikasikan pada material timbunan, ondasi, dan lingkungan yang berbeda meskipun sedikit. Analisis rembesan yang logis, diawali oleh hukum arcy tahun 2<1 dan persamaan Caplace untuk kondisi aliran langgeng ( steay state flo$ ) suatu luida melalui suatu media yang lulus air ( porous). -.2.1 H%k%* Dar5 $ada tahun 2<1, >enry arcy memplubikasikan suatu ormula yang mengatur aliran melalui media lulus air, berdasarkan studi aliran air melalui ilter &ertikal di laboratorium. kiA Ld A imana 7 debit rembesan (cm 0detik), Ld kecepatan aliran dan ki (cmdetik), k koe permeabilitas arcy (cmdetik), i gradien hidraulis, sama dengan kehilangan tekanan (cm) dibagi dengan panjang terjadinya kehilangan tekanan (cm), A luas penampang yang dialiri air (cm +). Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada hukum arcy, adalah 7 a) :ecepatan aliran L d adalah kecepatan aliran luida dan dideinisikan sebagai jumlah kotor aliran yang mengalir melalui luas penampang massa tanah dalam satuan waktu tertentu. :arena aliran hanya terjadi melalui pori'pori tanah, aliran air yang riil atau kecepatan rembesan (L s) untuk suatu molekul tunggal dari air yang melalui suatu alur unik dari pori'pori tanah adalah lebih besar dibandingkan dengan kecepatan debitnya. b) :ecepatan rembesan secara kasar adalah sama dengan kecepatan debit dibagi dengan porositas tanah. Ga*+ar -.1. :onsep alur aliran air melalui tanah NNN c) >ukum arcy hanya berlaku untuk aliran laminer (aliran'aliran air yang berdekatan salin sejajar dan lurus serta kecepatan aliran L d adalah proporsional dengan gradien hidraulis i). >ukum ini berlaku untuk kebanyakan tanah, tetapi aliran melalui kerikil kasar dan bukaan dalam batuan dapat berubah menjadi turbulen dan L d akan proporsional dengan akar kuadrat dari i.
55
d) >ukum arcy dibatasi untuk aliran melalui material yang jenuh. Aliran melalui material yang tak jenuh adalah dalam kondisi D transient D yang tergantung dari waktu ( time epenent%. e) >ukum arcy tidak cocok untuk aliran melalui retakan ata% rekaan dari batu atau tanah. >ukum arcy mempunyai banyak aplikasi dalam analisis rembesan, termasuk 7 a) $enentuan permeabilitas, baik di lapangan maupun di laboratorium. b) Memprediksi jumah aliran laminer. engan menambahkan sedikit modiikasi, hukum arcy dapat diaplikasikan untuk aliran turbulen, transient dan aliran jenuh sebagian. >ukum arcy juga digunakan untuk mengatasi masalah'masalah rembesan dan drainase pada bendungan urugan. ontoh adalah menentukan permeabilitas yang diperlukan atau penentuan drainase miring atau horisontal dari suatu bendungan.
Ga*+ar -.2 esain chimney drain menggunakan hukum arcy
56
-.2.2 Per"a*aan Lala5e Aliran air melalui media yang lulus air adalah merupakan satu dari beberapa bentuk aliran air yang mengikuti hubungan dasar yang sama, yang ditunjukkan oleh persamaan 'aplace. alam +', persamaan Caplace dapat diselesaikan dengan menggambarkan dua kur&a yang memotong tegak lurus membentuk pola seperti bujur sangkar, yang disebut Gjaring'jaring aliran (flo$net )D. $ersamaan 'aplace 0' ditunjukkan oleh persamaan di bawah.
*%h + *%h + *%h = *% *y% *% Metoda iterasi diperlukan untuk menyelesaikan persamaan dierensial parsial untuk aliran 0'. $enyelesaian numerik sering dilakukan dengan menggunakan ?inite ierent atau *inite Element 6etho 724 an 824 . Metoda ini memerlukan program komputer yang canggih dan memerlukan ahli teknik yang mempunai pengalaman cukup. :ebanyakan masalah'masalah rembesan pada suatu bendungan dapat diselesaikan menggunakan analisis +', kadang'kadang dengan lownet yang digambar dengan tangan. -amun, untuk masalah rembesan yang kompleks memerlukan analisis 0'. Asumsi'asumsi yang digunakan dalam persamaan 'aplace, adalah 7 a) 5anah sebagai media lulus air adalah homogin, b) $ori'pori tanah penuh terisi air (jenuh), c) 5anah dan air bersiat tidak termampatkan ( incompressible ), d) Aliran adalah laminar dan berlaku hokum 4arcy. -.2.& Al#ran Melal%# Rekaan =Fracture Flow ; $ermeabilitas arcy tidak berlaku untuk aliran air melalui rekahan terbuka, kekar'kekar, atau retakan lain dalam batuan atau tanah. Melakukan e&aluasi aliran melalui rekahan adalah cukup kompleks, karena aliran tergantung dari bentuk geometri rekahan, kekasaran rekahan, isi rekahan dan ukuran bukaannya. Jadi, masalah rekahan tersebut memerlukan penyelidikan yang intensi untuk solusinya. $enyederhanaan masalah sering digunakan, termasuk penyederhanaan masalah supaya hukum arcy berlaku dengan menggunakan suatu DbulkD kondukti&itas hidraulis (bulk hydraulic conducti&ity) untuk massa batuan yang banyak mengandung rekahan. Aliran melalui rekahan tanah akan mengakibatkan terjadinya erosi internal. Melakukan e&aluasi terhadap potensi erosi internal sering dilakukan berdasarkan pengalamanempiris, karena model matematis belum tersedia serta masalah dalam memodelkan karakter dari rekahan itu sendiri. 8&aluasi sering mempertimbangkan apakah perbaikan yang didesain dan dilaksanakan berdasarkan asumsi bahwa erosi internal benar'benar akan menimbulkan masalah.
57
Aliran rekahan dapat menjadi pola yang dominan dari rembesan melalui ondasi dan tumpuan yang berupa batuan. >al tersebut juga merupakan suatu pola utama dari transportasi aliran terhada erosi inernal. >ukum arcy tidak berlaku untuk aliran melalui suatu rekahan terbuka, seperti yang diturunkan dari aliran melalui kolom pasir homogin. Meskipun begitu, persamaan arcy dan Caplace secara pendekatan berlaku untuk aliran melalui suatu rekahan massa batu yang seragam, bila &olume batuan yang ditinjau adalah rekahan yang seragam dan dapat dianggap bersiat isotropis. Metoda ini digunakan untuk menyelesaikan persamaan Caplace dan permeabilitas arcy yang digunakan dalam persamaan arcy yang sensiti terhadap pengaruh skala. Rekahan ber&ariasi dari tingkat anisotropis tinggi hingga ke tingkat yang relati rendah, tergantung dari ukuran dan skala &olume batuan yang ditinjau serta spasi dari rekahan yang berhubungan. engan alasan tersebut, analisis masalah aliran melalui rekahan harus dilakukan oleh seorang ahli yang berpengalaman. alam bentuk yang sederhana, aliran rekahan dapat didekati sebagai aliran melalui bidang lempeng yang paralel. $enelitian aliran melalui lempeng paralel tersebut menghasilkan suatu persamaan untuk menentukan kondukti&itas hidraulis dari suatu rekahan. :ondukti&itas hidraulis dari suatu rekahan (k ) adalah sebagai berikut 7
k/ = 0 g a 1%/
%
iamana 7 a ukuran rekahan O kekentalan cairan aktor kekasaran rekahan (riksi) P kerapatan cairan g gra&itasi ebit aliran yang melalui rekahan () adalah tergantung dari gradien hidraulis, kondukti&itas rekahan dan luas penampang bagian yang tegak lurus aliran yang ditunjukkan oleh persamaan berikut di bawah 7 LA imana 7 L ki ( & adalah kecepatan aliran dan i adalah gradien hidarulik) A Ca ( C adalah panjang rekahan, a adalah lebar dan A luas penampang rekahan). alam dimensi metrik (m 0), persamaan tersebut menjadi 7
2= 0g iL a 1%/
3
58
:ekasaran permukaan kekar dan sinusitis alur kekar akan mempengaruhi aliran. Bukaan kekar ketika dibebani oleh tekanan hidrostatis akan menambah debit aliran yang melalui kekar'kekar. Bentuk geometri kekar dan pengaruh turbulen akibat aliran yang terpusat akan mengurangi aliran melalui suatu jaringan kekar. Lariasi di dalam material yang mengisi kekar juga dapat mengurangi aliran. :ekar'kekar tidak tersebar dalam luas yang tak terbatas dan biasanya mempunyai lebar yang ber&ariasi. $ada saat ini ada dua metoda yang digunakan untuk menyederhanakan masalah aliran melalui rekahan, yakni analisis pemisahan ( iscrete analysis) dan metoda media homogin (e9ui"alent homogeneous meium). Analisis iscrete digunakan bila kondisi lapangan memungkinkan untuk menyederhanakan karakter dari sistem kekar. $ersamaan aliran melalui rekahan dapat digunakan dengan mengakomodasi pengaruh kekar'kekar yang saling memotong, kekasaran kekar dan jaringan geometrinya. Beberapa program model aliran melalui rekahan yang tersedia di pasar dapat digunakan untuk memecahkan masalah aliran iscrete ini. Bila jaringan rekahan terlalu kompleks dan luas untuk dijadikan moel iscrete, hal tersebut dapat disederhanakan sebagai aliran eki&alen melalui media porus yang homogin. Jadi, pengujian pemompaan ( large2scale pumping test ) harus digunakan untuk menentukan parameter kondukti&itas hidraulis rata'rata yang mewakili rekahan massa batuan yang luas $ersamaan standar untuk aliran melalui media porous homogin dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah rembesan tersebut. >al ini adalah merupakan suatu asumsi yang digunakan pada rekahan batuan yang seragam pada desain yang mengandung actor'aktor ketidak tentuan yang tinggi. -.2., Al#ran T#$ak 0en% Aliran air melalui suatu media porous (tanah) yang tidak jenuh telah diteliti dengan menggunakan persamaan'persamaan yangb berbeda, termasuk persamaan !reen'Ampt dan lain'lainnya. Aliran tak jenuh tidak sering menimbulkan masalah yang mempengaruhi keamanan bendungan. 4normasi lebih jauh mengenai masalah ini diuraikan dalam buku' buku rujukan, antara lain G4ynamics of fluis in porous meiaD oleh Jacob Bear, G/roun$ater5 oleh ?ree9e and herry, G /roun$ater +irology D oleh Bouwer, dan lain' lainnya. -.& In4(r*a"# ang D#+%t%kan Unt%k Anal#"#" Laliditas dan kualitas dari analisis rembesan tergantung dari inormasi yang ersedia sebagai masukan ke dalam analisis, antara lain meliputi 7 a) Cokasi batasan dan alur aliran, b) Jenis aliraan, c) $ermeabilitas dari berbagai material yang dlalui aliran rembesan. Masalah'masalah rembesan timbul, karena inormasi yang tersedia saat tahap desain dan konstruksi bendungan sering tidak mencukupi untuk memprediksi rembesan. %ntuk itu,
59
diperlukan pengamatan lapangan pasca konstruksi sebagai tambahan inormasi dalam mengatasi masalah rembesan yang timbul. -.&.1 K(n$#"# Bata" :ondisi batas (bounary conitions) ini menentukan batas dan kondisi aliran dari penampang yang dianalisis. aerah batas mencakup lapisan ondasi kedap air (tidak terjadi rembesan), bidang masuknya aliran dan bidang keluaran rembesan, termasuk penentuan rembesan bersiat tetap atau sementara #transient ). :ondisi dan lokasi daerah batas tersebut ditentukan oleh 7 a) b) c) d)
4n&estigasi lapangan dan geologi lapangan, Asumsi berdasarkan Dengineering 3ugment D, :ondisi yang diingikan desain dan jenis struktur, !eometri bendungan.
alam banyak kasus, diperlukan simpliikasi asumsi untuk menentukan kondisi batas. Beberapa kondisi batas tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah.
60
Ga*+ar -.& :ondisi'kondiasi batas Bidang kontak antara media per&ious yang jenuh dengan material di dekatnya berupa tanah atau beton yang mempunyai koeisien permeabilitas rendah dianggap sebagai kondisi batas yang kedap air dan diasumsikan bahwa aliran rembesan tidak dapat menembus lapisan ini, sehingga aliran yang melalui lapisan yang porous di dekatnya adalah sejajar dengan daerah batas tersebut. !aris'garis AB dan '2 pada gambar <.0A di atas adalah merupakan daerah batas. !aris'garis yang menentukan dimana air masuk atau keluar dari massa yang porous disebut sebagai daerah pemasukan (entrance) dan daerah keluaran (eNit). i sepanjang garis'garis ini (garis'garis ' dan 2'! di !ambar <.0A serta garis'garis A dan B8 di !ambar <.0B adalah merupakan garis'garis potensial (mempunyai le&el pisometrik yang sama). Aliran tegak lurus bidang pemasukan atau keluaran. Massa per&ious yang jenuh juga mempunyai suatu daerah kondisi batas yang berhubungan dengan atmosir dan air keluar di sepanjang bidang tersebut, seperti garis !8 di !ambar <.0B. 5ekanan di sepanjang bidang ini adalah sama dengan tekanan atmosir. Bidang ini disebut muka aliran atau bidang rembesan. !aris ! !ambar <.0B adalah garis yang terletak di antara massa per&ious dimana air pada tekanan atmosir. !aris ini disebut sebagai garis reatik atau permukaan bebas ( free surface). Material di bawah garis reatik adalah dalam kondisi jenuh. iasumsikan bahwa tidak ada aliran yang memotong permukaan reatik, jadi aliran dalam massa porous di dekatnya sejajar dengan garis reatik. $ada daerah batas kedap air serta pemasukan dan keluaran, lokasi muka raetik tidak diketahui, sampai distribusi aliran di dalam hassa per&ious diketahui. !ambar <.0 di atas juga menunjukkan + kasus umum rembesan, yakni al#ran +e+a" (confine flo$% !ambar <.0A terjadi di dalam suatu massa per&ious jenuh di bawah suatu bendungan beton yang tidak mempunyai gais reatik. Al#ran tertekan (unconfine flo$ ) !ambar <.0B terjadi bila massa tanah per&ious mempunyai suatu garis reatik. Aliran bebas mempunyai semua daerah batas yang pasti. $ada aliran tertekan, permukaan rembesan dan garis reatik harus ditentukan dengan analisis (atau dari pengamatan lapangan). -.&.2 0en#" Al#ran *eperti dijelaskan, hukum 4arcy dan koeisien permeabilitas 4arcy (k) hanya berlaku untuk aliran laminer melalui media tanah yang porous. %ntuk kerikil berbutir kasar dan batu yang mempunyai alur aliran yang besar, aliran akan bersiat turbulen, kecepatan aliran tidak proporsional denga gradien hidraulis dan hukum 4arcy tidak berlaku. Masalah aliran turbulen ini dibahas lebih rinci dalam buku rujukan Ceergren:s Seepage, 4rainage an *lo$nets an the US Army Corps of Engineers 6anual Seepage Analysis an Control for 4ams.
61
-.&.& Per*ea+#l#ta" 5abel di bawah adalah beberapa &ariasi koeisien permeabilitas dari tanah. TABEL -.1 Var#a+#l#t O4 Per*ea+#l#t )(*are$ @#t Oter T#5al Eng#neer#ng Pr(ert#e" O4 S(#l Or R(5k Pr(ert T#5al Range (4 Val%e" *oil $ermeability . @ , tday *oil !rain *i9es . @ 0 mm Rock and *oil *trength . @ 0<, lbin+ %nit Ieights o Rock and *oil 2 @ 2< lbt0 5anah yang akan dianalisis adalah bersiat homogin, sehingga tanah yang berlapis'lapis (stratiication) atau batuan yang mengalami perubahan geologi akan berpengaruh terhadap kondisi rembesan, seperti contoh di bawah7 a) 8ndapan tanah allu&ial selalu bersiat berlapis'lapis (stratiied) sampai kedalaman tertentu, dan bahkan ondasi pasir yang kelihatannya homogin mempunyai koeisien permeabilitas arh horisontal beberapa kali lebih besar dibandingkan permeabilitas &ertikal. b) :oeisien permeabilitas batuan intact (solid) umumnya rendah, tetapi permeabilitas massa batuan yang sama dapat lebih tinggi, karena permeabilitas batuan massa dikontrol oleh diskontinyuitas massa, seperti being plane, kekar, sesar dan 9ona geser (shear zone). c) $ermeabilitas massa batuan yang mudah larut dapat berubah dengan cepat dengan waktu, karena terjadinya larutan akti akibat rembesan yang sedang berlangsung atau akibat rembesan yang menggerus material pengisi yang lunak yang biasanya terdapat di dalam alur pelarut yang ada. d) 5imbunan yang kelihatannya homogin mempunyai permeabilitas arah horisontal yang besarnya antara H @ / kali permeabilitas &ertical, karena timbunan dipadatkan lapis demi lapis arah horisontal. e) $ermeabilitas diasumsikan tidak menimbulkan masalah yang potensial, karena massa timbunan tahan terhadap retakan dan erosi internal. ?aktor'aktor yang mempengaruhi permeabilitas pada analisis rembesan bendungan, adalah sebagai berikut 7
a& b& 4& d&
erajat penjenuhan media porous, %kuran butir dan bentuknya (bundar atau bersudut), Berat si tanah, $engaturan butiran atau struktur6 termasuk stratiikasi, loculated structure dalam lempung, lanau dan pasir halus yang porous, collapsible soil seperti loess, e& !radasi ukuran butir6 pasir atau kerikil bergradasi buruk (seragam) jauh lebih per&ious dibandingkan yang bergradasi baik pada ukuran < yang sama. Banyak dan jenis
62
butiran halus (lulus saringan no.+) sangat mempengaruhi permeabilitasnya. *uatu persentase kecil butiran halus dapat membuat pasir dan kerikil yang bergradasi baik menjadi kedap air secara eekti. Ada beberapa metoda untuk menentukan permeabilitas yang diklasiikasikan sebagai metoda empiris, laboratorium dan metoda lapangan. Met($a E*#r#" Metoda tidak langsung sering digunakan untuk analisis awal, bila data lapangan cukup teliti. Metoda ini berdasarkan korelasi antara pereabilitas dan ukuran butiran yang dikenalkan oleh >an9en untuk pasir ilter yang seragam dan bersih 7 k () + dimana k dalam cms dan adalah ukuran bukaan dalam cm dimana 3 lolos saringan. ontoh lain adalah persamanan permeabilitas oleh -R* untuk pasir dan kerikil yang relati&e bersih 7 k //+(<) + dimana k dalam thari dan < adalah ukuran bukaan dalam cm dimana <3 lolos saringan. -.&., Ber$a"arkan Penga*atan !unakan hasil pengamatan seperti yang disarankan pada %nit 444 untuk melakukan e&aluasi terhadap rembesan dan bila perlu hasilnya dapat digunakan untuk tindak perbaikannya atau digunakan untuk melakukan analisis. %ntuk itu, lakukan selalu e&aluasi terhadap masalah dan solusinya untuk berbagai parameter'parameter yang potensial dapat digunakan. $ada banyak kasus, masalah rembesan cukup sederhana dan e&aluasi terhadap data pengamatan cukup untuk menyelesaikannya. ontohnya adalah tekanan angkat yang bekerja di bawah bendungan beton gra&ity. Bila tekanan angkat yang diukur dengan pisometer meningkat terus terhadap waktu pada muka air waduk yang tetap, sementara rembesan terus berkurang, menunjukkan bahwa drainase ondasi tidak bekerja secara eisien dan harus dipersihkan atau dibor kembali. ontoh lain adalah masalah rembesan yang diamati saat pengisian awal waduk melalui sumur'sumur pelepas tekanan berjarak setiap t di sepanjang kaki bendungan yang ondasinya porous. $engamatan menunjukkan bahwa tekanan pisometer lebih tinggi dai desain dan didihan kecil tampak di dalam saluran pengumpul. Masalahnya adalah bahwa sumur'sumur pelepas tekanan tersebut dipasang terlalu jarang 6 solusinya adalah dengan menambahkan sumur'sumur pelepas diantaranya.
63
$ada kasus lain, gunakan pengamatan sebagai data masukan untuk berbagai metoda analisis rembesan. *emua metoda memerlukan asumsi yang nalar untuk kondisi batas dan siat teknik materialnya6 hasil pengamatan adalah merupakan sumber inormasi terbaik untuk merubah kondisi batas atau untuk menentukan alur aliran melalui lapisan ondasi berlapis'lapis yang kompleks. *atu contoh adalah menempatkan garis reatik dan permukaan rembesan di dalam timbunan bendungan. alam desain, rasio permeabilitas &ertical terhadap horisontal mungkin salah taksir. *etelah beberapa tahun operasi, pengamatan &isual dan pisometer dapat mengoreksi lebih teliti posisi garis reatik. Model analisis rembesan menggunakan ?8M dapat dikalibrasi dan dikoreksi menggunakan tekanan'tekanan pisometer yang diperoleh secara aktual pada lokasi grid elemennya. *etelah masalah rembesan diklariikasi dan telah dibuatkan proposalnya, kadang'kadang inormasi masih diperlukan untuk desain dan konstruksi selanjutnya. $ertimbangan ke depan saat in&estigasi akan dapat meminimalkan waktu yang terbuang dalam tindak perbaikannya. -., Met($a Anal#t#" Berbagai metoda analisis rembesan dengan metoda pengamatan dijelaskan secara singkat di bawah. -.,.1 Penele"a#an Per"a*aan Lala5e Dan H%k%* Dar5 $enyelesaian terhadap kondisi steady seepage, aliran laminar berdasarkan persamaan Caplace dan arcy. Beberapa cara telah dikembangkan untuk menyelesaikan persamaan' persamaan tersebut untuk berbagai kasus rembesan yang diringkas di bawah.
64
-.,.2 Penele"a#an Mate*at#" $enyelesaian matematis persamaan Caplace telah lama dilakukan dan disederhanakan untuk aliran ke dalam sumuran #$ell% dari sumber yang radial. Ada berbagai pendekatan dengan menggunakan &ariabel yang kompleks, berbagai transormasi dan teknik pemetaan, cara ragmentasi, dll sebagai penyelesaian masalah yang ber&ariasi. $ada umumnya, cara'cara tersebut cukup kompleks. -amun, banyak masalah dan solusinya telah dibuatkan berupa plot dan graik, bila ada, yang dapat menemukan solusinya dengan cepat. !ambar di bawah adalah plot solusi yang dapat digunakan untuk menentukan aliran di bawah suatu weir beton pada lapisan ondasi yang per&ious dengan kedalaman terbatas menggunakan cuto sebagian ( partially penetrating cutoff ). Ga*+ar -., *truktur kedap dengan cuto sebagian NNNNNN -.,.& Penele"a#an N%*er#k Dengan K(*%ter Model komputer digunakan untuk menyelesaikan persamaan 'aplace untuk aliran yang kompleks. ua metoda utama dari model numerik tersebut adalah fine ifference dan finite element metho. :eduanya dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah rembesan +' dan 0'. Masalah rembesan yang sederhana dapat diselesaikan dengan menggunakan tanganmanual, tetapi masalah yang lebih rumit dapat diselesaikan dengan bantuan komputer. :edua cara di atas menggunakan sistem grid untuk membagi'bagi daerah aliran ke dalam elemen terpisah ( iscrete element ) . 8lemen yang saling berpotongan disebut noe. $ada sistem lain, suatu seri persamaan aljabar digunakan untuk menyelesaikan persamaan Caplace. $ada ?8M, bila grid terdiri dari - elemen, terdapat - persamaan denag - yang tak diketahui yang harus diselesaikan. :euntungan dari cara numerik ini adalah 7
a) Masalah rembesan +' dan 0', termasuk perlapisan dan siat stratiikasi dan kantung'kantung material dapat dimodelkan. b) $ada 9ona dimana gradien rembesan atau kecepatannya tinggi, dapat dimodel lebih teliti dengan menggunakan berbagai ukuran elemen. c) 5idak diperlukan transormasi dimensi atau properti. d) >asil dapat dicetak dalam digital untuk memudahkan plotting lownet. e) Berbagai program mempunyai opsi'opsi dan kapasitas untuk perhitungan gaya'gaya rembesan dan mengatasi aliran transient dan ketergantungan waktu serta berbagai penjenuhan. !ambar di bawah menggambarkan model inite element suatu timbunan di atas ondasi yang per&oius yang dilengkapi dengan toe drain dan sumur'sumur pelepas tekanan.
65
Ga*+ar -.- Model sumur'sumur pelepas tekanan.NNNN $enggunaan metoda numerikal komputer dapat mempercepat perhitungan dan saat ini banyak digunakan di banyak negara. Laliditas hasil komputer tergantung dari ketelitian dan kualitas data masukan dan pengetahuan dari pengguna komputer sendiri. Model numerikal harus dikalibrasi terhadap kondisi lapangan untuk memastikan sesuai dengan kondisi aktual lapangan. *aat proses kalibrasi, parameter permeabilitas diperlukan untuk memperoleh hasil yang sesuai dengan kondisi lapangan. $engaturan nilai permeabilitas ini harus reasonable atau model akan salah. $emeriksaan lain terhadap ketelitian model adalah dengan keseimbangan massa ( mass balance), yakni massa aliran dalam kondisi batas model &ersus aliran keluar. -.,., Pengga*+aran 6l(!net Se5ara Gra4#" :emampuan dalam menggambar lownet berdasarkan dari praktek dan hasil akhir lownwt yang telah diperbaiki (cara coba'coba). Meskipun penggambaran lownet dilakukan se&ara kasar, namun masih dapat menghasilkan estimasi debit embesan yang masuk akal. %paya yang lebih teliti dilakukan untuk menentukan gradien keluaran ( e;it graient ) yang cukup teliti. >al ini memerlukan pengetahuan dasar lownet dan analis rembesan. ?lownet adalah salah satu metoda yang sangat bermanaat untuk menyelesaikan persamaan 'aplace. Bila kondisi batas dan geometri daerah aliran diketahui dalam +', dari lownet dapat diperoleh tekanan dan debit aliran. *uatu flo$net adalah merupakan + garis atau kur&a yang saling berpotongan saling tegak lurus (orthogonal). *atu set merupakan alur aliran (lowlines) melalui media porous dan lainnya yang tegak lurus garis aliran adalah menunjukkan lokasi titik'titik yang mempunyai tekanan pisometrik yang sama (e9uipotential lines).
66
Ga*+ar -.8 ?lownet dari sheetpiles pada lapisan yang porous %ntuk menggambar suatu lownet, beberapa siat yang harus diasumsi, adalah 7 a) b) c) d)
!eometri media porous. :ondisi batas. Asumsi yang diperlukan untuk menyelesaikan persamaan Caplace :ondisi permeabilitas yang anisotropis.
?lownwt dapat digambarkan untuk kondisi'kondisi aliran bebas dan aliran tertekan, untuk kondisi permeabilitas anisotropis, aliran transien dan penempang komposit, seperti ondasi yang berlapis'lapis (stratiikasi) dan bendungan jenis 9onal. ?lownet juga menggambarkan distribusi tekanan'tekanandan arah aliran. Berdasarkan pengetahuan mengenai tekanan hidraulik dan permeabilitas media yang porous, lownet dapat memberikan inormasi penting mengenai stabilitas dan debit rembesan, gradien keluaran, gaya'gaya rembesan dan tekanan'tekanan angkat yang bekerja di dasar bangunan. *eperti contoh pada !ambar 01, debit rembesan adalah 7
# = 5h 6/ = 5h 7 = 5h 6d 8 % -.,.- Pengga*+aran Gar#" 6reat#k Se5ara Gra4#" $enggambaran garis reatik secara grais dapat dilakukan berdasarkan cara Cassagrane, seperti dijelaskan pada lampiran. $rediksi lokasi muka air reatik melalui suatu timbunan dapat banyak membantu dalam hal menentukan lokasi rembesan. -.- I*le*enta"# Anal#"#" Re*+e"an
67
:apan dan dimana menggunakan setiap metoda analisis adalah merupakan hal enting yang harus diperhatikan. :adang'kadang, inspeksi &isual yang dilakukan cukup baik untuk menilai suatu kondisi rembesan6 pada kasus lain mungkin memerlukan analisis yang lebih rinci. -.-.1 Pengg%naan Met($a Anal#"#" Beberapa pertimbangan umum dalam hal memilih metoda analisis, adalah 7 a) b) c) d) e)
Masalah penting dari sejarah bendungan yang harus dipertimbangkan. *eberapa kompleks masalah yang dihadapi. 4normasi yang tersedia. 4normasi lain yang diperlukan dan pengaruh beayanya. $entingnya masalah atau waktu yang diperlukan untuk analisis rinci.
5abel di bawah adalah contoh petunjuk penggunaan beberapa metoda analisis rembesan.
Ta+el -.2 $etunjuk penggunaan beberapa metoda analisis rembesan. *ituasi 5imbunan homogin, ondasi kedap air, kondisi steady +'
4n&estigasi 5ipikal Muka air reatik, tekanan air pori, gaya rembesan (stabilitas)
Metoda Analisis assagrande grais atau lownet
5imbunan 9onal, ondasi kedap air, kondisi steady +'
Muka air reatik, tekanan air pori, gaya rembesan (stabilitas)
?lownet or numerical model
5imbunan homogin, ondasi porius seragam, kondisi steady +'
Muka air reatik, tekanan air pori, gaya rembesan (stabilitas)
?lownet
!radien keluaran, rembesan
Metoda ragment (Campiran B,)
5imbunan 9onal, ondasi porous, kondisi steady +'
debit
Alternati kontrol rembesan, &ariasi siat material
Model numerik
*ama dengan di atas
Model numerik
68
Melibatkan relie wells, ondasi heterogin, kuasi 0', kondisi steady
9uka air /reatik, tekanan air pori, gradient keluaran, debit rembesan, alternati:e 4ontrol rembesan, :ariasi si/at material, spasi relie/ ;ell dan aliran
Model numerik
Melibatkan relie wells, ondasi seragam, kuasi 0', kondisi steady
*pasi relie wells, pengurangan tekanan dan aliran
$ersamaan di Campiran B
5umpuan per&ious, :ondisi steady 0'
Muka air rembesan
?lownet
?ondasi dan tumpuan per&ious heterogin, kondisi steady 0'
Muka air reatik, debit rembesan, gradien keluaran, material dan alternati kontrol rembesan
Model numerik
"liran transient %-D, kondisi batas steady
$enjenuhan, waktu untuk mencapai kondisi steady
?lownet transien
*ituasi +' aliran nonsteady, 9ona jenuhtak jenuh atau timbunan homogin, ondasi heterogin, kondisi batas transient, kondisi transient +'
$engisisan pertama, siklus banjir, siklus operasi, kadar air dan perubahan tek air pori, pengaruh presipitasi dan e&aporasi
Model numerik (lihat !roundwater modelling, >erbert ?., Anderson, Mary $)
reatik,
debit
5idak semua situasi yang timbul di lapangan dicakup oleh tabel di atas. iperlukan suatu Gengineering 3ugment D dan ad&is seorang spesialis, jika diperlukan. $ada umumnya, metoda analitis digunakan untuk desain. Begitu bendungan dikonstruksi, pengamatan menjadi sangat penting dan dapat memberikan inormasi penting bila terjadi masalah. $engamatan lapangan adalah merupakan kondisi sebenarnya dibandingkan asumsi desain yang mungkin saja salah. *ebagai konsekuensinya, dalam hal mengatasi masalah rembesan, pemilihan metoda pengamatan atau metoda analitis harus berdasarkan masukan'masukan dari hasil pengamatan.
69
$ada banyak kasus, sangat logis untuk memulai dengan metoda yang paling sederhana dan murah dan berlanjut ke metoda yang lebih kompleks dan mahal, namun lebih teliti sesuai dengan masalah yang dihadapi. alam analisis rembesan, ketelitian yang tepat jarang diperoleh dan konsekuensinya kebanyakan tindak perbaikannya didesain konser&ati. *ebagai contoh, bila rembesan minor yang dangkal timbul di sepanjang kaki bendungan, tidak perlu didesain sumur'sumur pelepas tekanan yang dalam, suatu sistem toe rain dangkal yang didesain berdasarkan pengamatan rembesan dan tidak memerlukan analisis ?8M, mungkin cukup sebagai tindak perbaikannya. Bila waktu tidak menjadikan kendala, suatu kajian cepat terhadap inormasi yang tersedia dan suatu analisis berdasarkan pengalaman dapat dilakukan. *ebagai pertimbangan terakhir, tidak ada analisis yang lebih baik dibandingkan masukan' masukan yang cukup dan berkualitas terhadap siat teknis dan kondisi batas. Bila inormasi sangat terbatas, sketsa sederhana lownet dapat digunakan berdasarkan asumsi yang juga masih kasar. *ebagai tambahan, biaya tindak perbaikan yang konser&ati jarang lebih kecil dibandingkan biaya perbaikan berdasarkan analisis rinci dari hasil in&estigasi.
-.-.2 Anal#"#" Masalah dan analisis rembesan umumnya berdasarkan G 3ugment5 dari ahli'ahli geoteknik dan geologi teknik yang berpengalaman. $engalaman dan pengetahuan mengenai actor' aktor geologis, prinsip'prinsip desain dan prinsip'prinsip aliran luida melalui media porous adalah lebih kritis dibandingkan metoda analisis itu sendiri. *ebagai konsekuensinya, untuk melakukan kajian'kajian harus dilakukan oleh ahli'ahli yangb berpengalaman di bidangnya masing'masing. -.-.& Ha"#l Al#ka"# 5ujuan analisis rembesan adalah untuk menentukan serius tidaknya suatu masalah yang diamati yang dapat menimbulkan suatu resiko dan untuk mengembangkan tindak perbaikan yang ekonomis. ?ilosoi keamanan bendungan terkini umumnya dihadapkan pada idea bahwa rembesan harus dikontrol dengan penghalang untuk memastikan keamanannya. $enjelasan berikut meliputi masalah tindak perbaikan yang harus didesain secara rasional yang ber&ariasi mulai dari aplikasi sederhana hokum arcy hingga model numerik computer yang kompleks. $emilihan pendekatan yang terbaik adalah berdasarkan pengalaman berdasarkan kondisi lapangan dan masalah yang dihadapi. $ada umumnya, sebagai akibat dari masalah yang dihadapi dan biaya yang meningkat, mungkin memerlukan in&estigasi dan analisis desain yang canggih. Meskipun demikian, data yang akurat dari sumber yang ada atau tambahan penyelidikan adalah lebih penting dibandingkan analisis yang canggih tersebut di atas.
70
VI. TINDAK : PELAKSANAAN PERBAIKAN Begitu rembesan die&aluasi dan menunjukkan kondisi yang serius, tindakan perbaikan harus segera ditentukan. Bila kondisinya tidak serius, diperlukan pengukuran rembesan mengenai perubahan debit rembesan dan terbawanya butiran tanah. Meskipun demikian, dalam situasi yang rembesannya serius bahkan berkembang menjadi darurat, harus dilakukan tindak perbaikannya. 8.1 Pert#*+angan U*%* Berdasarkan pengalaman dan sejarah dari kegagalan bendungan yang pernah terjadi akibat tidak terkendalinya rembesan, kecenderungan saat ini dari desain awal dan tindak perbaikan rembesan adalah melengkapi dengan penghalang. :ecenderungan ini berdasarkan dari meningkatnya kewaspadaan terhadap kondisi disekeliling dan perubahan kondisi dan kerusakan yang tersembunyi dari bendungan dan ondasinya tidak terlihat selama beberapa tahun. Beberapa aktor yang perlu dipertimbangkan, adalah 7 a) b) c)
d) e) ) g)
5idak terdeteksinya anomali geologis di lapangan, :esalahan desain dan konstruksi yang tersembunyi, :ejadian kegempaan dan cuaca yang tak terduga, :erusakan satu atau lebih dari sistem kontrol rembesan, $erubahan tujuan proyek dan operasi waduk, $erubahan resiko di daerah hilir, $engalaman'pengalaman pada jenis bendungan lain lain yang serupa.
71
5indak pengendaliankontrol rembesan dapat dikategorikan sebagai penghalang rembesan atau pengendalian drainase. 5ujuan dari penghalang rembesan adalah untuk mengurangi gradien hidraulik yang menyebabkan terjadinya rembesan, sedangkan tujuan dari keluaran dan pengendalian rembesan adalah untuk menghasilkan debit rembesan yang aman. $enghalang embesan jarang yang sempurna dan keluaran atau pengendalian rembesan mungkin meningkatkan aliran rembesan. $ada kebanyakan kasus, penghalang air dan lapisan iltertransisi digunakan secara bersamaan. *ebagai contoh, suatu grouting tirai di bawah bendungan beton gra&iti selalu diikuti dengan lubang'lubang drain yang ditempatkan di hilir tirai grouting. 5idak pengendalian rembesan biasanya didesain cukup konser&ati, karena analisis rembesan jarang yang teliti. $erkiraan &olume aliran mungkin berbeda pada suatu orde atau lebih. esain jarang mencapai suatu aktor keamanan + untuk debit aliran. 4ngat, dalam desain tindak perbaikan, terjadi perubahan yang berlanjut sebagai kasus baru yang dipublikasikan dan kondisi D state of the2art D, antara lain meliputi 7 a) $enggunana geotekstil (geofilter an geomembrane% dalam perbaikan, b) $erkembangan teknik pemasangan dinding halang beton melalui timbunan dan ondasinya, c) $erkembangan teknik grouting dan materialnya, seperti penggunaan peningkatan tekanan, kontrol dengan komputer dan semen sangat halus ditambah bahan tambahan pencampur grout, d) *istem monitoring otomatis.
8.2 T#n$ak Per+a#kan Re*+e"an Dar%rat Dan Se*entara Bencana akibat keruntuhan suatu bendungan terjadi, bila air waduk tiba'tiba meruntuhkan bendungan dan menimbulkan banjir dahsyat di hilirnya. *uatu kejadian yang mendadak dari keruntuhan bendungan yang tak terduga, umumnya tidak akan terjadi, apabila 7 a) b) c) d)
Bendungan didesain, dikonstruksi dan dipelihara secara benar, ilakukan inspeksi rutin oleh ahli yang berpengalaman, ipasang instrumentasi yang cukup, kemudian dimonitor dan die&aluasi, $erbaikan dengan orientasi keamanan bendungan dibuat berdasarkan kondisi lapangan yang terjadi.
Meskipun demikian, pada kebanyakan kasus, tidak semua kondisi di atas dilakukan dan akan menjadi keperluan untuk melakukan tindak darurat dalam melakukan upaya untuk mencegah terjadinya keruntuhan. $ada situasi darurat, berbagai ahli mungkin terlibat dalam proses penentuan keputusan. :eputusan harus dibuat dengan cepat berdasarkan masukan dari ahli yang sangat berpengalaman. %ntuk itu, disarankan untuk merencanakan bentuk dan cara dari penentuan keputusan tersebut. Bab ini menguraikan berbagai kondisi rembesan darurat yang dapat dideteksi dan beberapa tindak perbaikan untuk mengatasi kondisi yang kurang baik. $ada umumnya, metoda tindak perbaikan yang dipilih tergantung dari waktu yang
72
diperlukan untuk implementasi, material yang tersedia, pengerjaannya dan biayanya. Jadi, setiap metoda tidak selalu sesuai dan cocok untuk masalah tertentu. 8.2.1 Tan$a Ker%"akan Dan Per+a#kanna Ada H pola utama kegagalan bendungan akibat dari rembesan yang tidak terkendali, yakni 7 a) $iping, b) 8rosi internal, c) Batuan yang mudah terlarut, d) 4nstabilitas (sliing, uplift ), akibat tekanan rembesan. Biasanya, piping berkaitan dengan kondisi yang diamati, seperti air rembesan yang keruh, lubang'lubang benam dan pasir didih. >al yang sangat serius adalah erosi internal atau piping yang terjadi di dalam bendungan dan ondasinya yang gejala dan tanda'tandanya sering tidak terlihat sampai terjadinya keruntuhan. $usaran air di permukaan waduk atau lubang benam di permukaan adalah merupakan tanda'tanda telah terjadinya piping atau erosi internal yang telah berlangsung secara cepat dan progresi. 5erlarutnya batuan yang mudah larut dapat berlangsung sejak lama dan bila lubang benam atau tangda lain tampak, tindak perbaikan yang cepat diperlukan untuk mencegah terjadinya bahaya keruntuhan lebih lanjut. Masalah yang berkaitan dengan tekanan'rembesan biasanya berhubungan dengan berkurangnya kuat geser dan tanda'tanda ketidak stabilan, antara lain daerah basah, lunak, banyak tumbuh'tumbuhan hijau atau daerah lunak pada lereng timbunan dekat kaki bendungan, penggelembungan permukaan, retakan, longsoran yang semuanya itu mengindikasikan ketidak stabilan lereng. 4nspeksi lapangan yang kerap serta kajian dan analisis terhadap data instrumen dapat berguna dalam mendeteksi kondisi rembesan secara dini yang dapat memicu terjadinya keruntuhan. 5idak semua tanda'tanda kerusakan tersebut di atas akan mengakibatkan terjadinya keruntuhan secara cepat. -amun, banyak tanda'tanda yang tidak sikniikan, bila tidak dilakukan koreksi, dapat memperparah kerusakan sampai ke tingkat kritis dan memerlukan tindak darurat. %mumnya, terdapat + prosedur utama untuk mengurangi masalah rembesan, yakni 7 a) Mengurangi tinggi tekanan hidraulik dan tekanan angkat yang menyebabkan timbulnya masalah (air waduk diturunkan), b) Mengendalikan keluaran dari rembesan ( e;it graient ). 1;. Meng%rang# T#ngg# Tekanan $an Tekanan Angkat *atu diantara pertimbangan pertama dalam situasi darurat adalah menurunkan muka air waduk untuk menghentikan atau mengurangi pengaruh rembesan. $enurunan muka air waduk akan mengurangi tinggi tekanan hidraulik dan tekanan angkat. engan alasan ini,
73
bangunan outlet dan bangunan kontrol lainnya harus selalu dan siap dioperasikan setiap saat. ara praktis adalah dengan mempertimbangkan keperluan untuk menurunkan muka air waduk dengan menyesuaikan kapasitas asilitas pengeluaran ( outlet%. %ntuk bendungan eksisting, kemampuan menurunkan air waduk dan konsekuensi di hilirnya harus dipertimbangkan. $ada beberapa kasus, pemompaan atau sion telah digunakan untuk menurunkan muka air waduk dengan sukses. Bila air waduk tidak dapat diturunkan dengan cepat melalui outlet atau bangunan control lainnya, suatu timbunan tanah yang dapat diruntuhkan secara DdaruratD dapat dibuat untuk mempercepat turunnya muka air waduk. 5imbunan tersebut ditempatkan di lokasi yang dampak kerusakan di hilir paling kecil, akibat keluarnya air waduk. $enting diingat, bahwa timbunan DdaruratD tersebut adalah cukup berbahaya untuk dioperasikan dan dapat merembet dan memicu terjadinya keruntuhan terhadap bagian bendungan di dekatnya. $otensi resiko berkaitan dengan timbunan darurat ini termasuk banjir dan erosi yang tidak terkendali. :etika memutuskan untuk menurunkan muka air waduk, aktor'aktor yang perlu dipertimbangkan, adalah 7 a) $engaruh keluarnya air terhadap tujuan semula, untuk air baku, pembangkit listrik, dll. b) $otensi terhadap ketidak stabilan lereng hulu terhadap air surut cepat. c) $otensi kerusakan atau korban jiwa di daerah hilir, karena debit air keluar yang lebih besar dari biasanya. Meskipun demikian, aktor'aktor tersebut mungkin menjadi aktor sekunder bila keruntuhan akan terjadi dan akan menimbulkan kerugian harta dan korban jiwa yang lebih besarQ
2;. Mengen$al#kan Kel%aran Re*+e"an :onstruksi karung'karung pasir atau timbunantanggul jenis lain dibuat mengelilingi didih pasir dapat digunakan untuk mengendalikan keluaran rembesan. 5anggul tersebut akan membentuk kolam air untuk melawan tekanan didih pasir, yang berarti mengurangi terbawanya material lebih lanjut. :eluaran rembesan sering dapat dikendalikan dengan konstruksi ilter ($eighte filter ) dengan menempatkan lapisan pasir ilter menutup di atas bagian keluaran rembesan dan di atasnya dilapisi oleh material kasar lainnya yang mudah terdrainase. Capisan ilter tersebut dapat juga diganti dengan geotekstil. Apabila di dikatnya dipasang sumur'sumur pelepas tekanan atau pisometer, air di dalam pipasumur dapat dipompa untuk mengurangi tekanan angkat. 5indakan darurat ini harus terus dimonitor sampai solusi yang permanen dan aman dikonstruksi. $ersonil, peralatan dan material ilter yang diperlukan harus stanby di lapangan, karena keluaran rembesan tersebut mungkin dapat berpindah ke daerahlokasi yang tidak diproteksi. $asir beton adalah cukup baik untuk material ilterdrain untuk tidakan darurat. 8.2.2 S#t%a"# Dar%rat Dan T#n$ak Per+a#kan
74
i bawah adalah tanda'tanda kerusakan sehubungan dengan rembesan yang tidak terkontrol dan potensi tindak perbaikannya. 4ngat, bahwa rekomendasi atau tindakan perbaikan aktual harus mempertimbangkan kondisi spesiik lapangan. 1;. P%"aran A#r @a$%k Dekat Ben$%ngan *uatu pusaran air adalah merupakan kondisi serious yang dapat diamati, karena diakibatkan oleh aliran yang melalui suatu lubangalur besar di dalam atau di bawah bendungan yang terus membesar sampai bendungan runtuh. alam hal ini, sesuai dengan Rencana 5indak arurat (R5) yang telah dilakukan, e&ekuasi harus segera dilakukan. Muka air waduk harus segera diturunkan secepat mungkin. %paya harus untuk menyumbat lubang pusaran air dengan rip'rap atau batu besar. Apabila upaya penyumbatan membuat aliran air berkurang, tambahkan batuan yang lebih kecil, seperti kerikil, pasir dan lain'lainnya. Cokalisir titik keluaran di bagian hilir dan buat suatu tanggul cincin atau berm ilter untuk mencegah terbawanya material lebih lanjut.
Ga*+ar 8.1 5indakan darurat untuk mengendalikan piping 2;. D#$# Pa"#r
75
Akti&itas didih pasir (san boil ) yang serius sangat ber&ariasi. Apabila butiran tanah terbawa aliran air yang jernih dengan tidak menunjukkan penambahan aliran dengan berjalannya waktu, daerah tersebut harus dimonitor dan tindakan perbaikan mungkin tidak dilakukan, kecuali in&estigasi dan analisis menunjukkan hal yang sebaliknya. Apabila kecepatan aliran dari didih pasir meningkat atau melebihi siklus tahunan untuk muka air waduk yang sama, apabila aliran menjadi keruh, atau bila terjadi penambahan didih pasir, tutup daerah tersebut dengan karung'karung pasir yang membentuk tanggul cincin atau pasang berm drainase yang dilengkapi ilter dan lakukan penurunan muka air waduk. Apabila didih pasir bertambah besar, bertambah cepat dan air rembesan keruh, bendungan dalam kondisi yang kritis dan sewaktu'waktu dapat runtuh. engan segera lakukan e&akuasi sesuai dengan R5 yang telah dibuat serta mualailah menurunkan muka air waduk. !unakan semua peralatan dan perlengkapannya untuk melakukan konstruksi suatu tanggul cincin disekeliling daerah didih pasir atau buat berm drainase yang dilengkapi lapisan ilter pada daerah didih pasir. Cubang'lubang Benam (sin&holes) adalah merupakan bukti dari piping yang akti dan muka air waduk harus segera diturunkan. &;. L%+ang Bena* Bila terjadi lubang benam di hilir bendungan tanpa indikasi aliran air, daerah tersebut harus dipantau secara rinci sampai in&estigasi dan analisis rinci dilakukan dimana penyebab dan mekanismenya harus diketahui terlebih dahulu. Cubang'lubang benam adalah suatu tandabukti terjadinya piping yang akti dan muka air waduk harus segera diturunkan. Bila lubang benam yang terjadi disertai dengan aliran rembesan atau ukuran lubang benam membesar, isilah lubang dengan material yang bergradasi baik. Cubang benam yang terlihat pada lantai waduk atau rim hulu waduk menunjukkan lokasi pemasukan air ke dalam lubang. Cubang tersebut harus diisi material kedap air untuk menyumbat lubang masuk dan daerah tersebut harus dipantau dengan hati'hati. 4n&estigasi dan analisis harus dilakukan untuk menentukan perbaikan yang permanent. ,;. Re*+e"an Rembesan secara praktis terjadi di setiap bendungan urugan tanah. Cokasi dan deskripsi cukup ber&ariasi pada setiap lapangan, sehingga tindak perbaikannya juga ber&ariasi. Rembesan tidak selalu mengindikasikan akan terjadinya bahaya keruntuhan bendungan. Meskipun demikian, semua pengamatan terhadap kondisi rembesan harus diselidiki dan dianalisis oleh ahli yang berpengalaman. 4ngat, kejadian yang tidak sikniikan, bila tidak dikoreksi kerusakan tersebut dapat berkembang menjadi situasi yang kritis.
8.& Per+a#kan Re*+e"an Per*anen
76
alam bab ini, diasumsikan bahwa masalah rembesan dengan bendungan eksisting telah diidentiikasi, diselidiki, dan memerlukan suatu tipe perbaikan. Juga diasumsikan bahwa masalah rembesan tidak dengan segera memperbaiki keamanan bendungannya6 waktu cukup tersedia untuk mendesain dan membuat konstruksi perbaikan yang permanent. :arena sering menimbulkan masalah dalam melakukan analisis rembesan, lokasi yang teliti dan perbaikanpengendalian rembesan mungkin sulit ditentukan. "leh karena itu, monitoring terhadap tindak perbaikan perlu dilakukan untuk melihat apakah yang pencapaiannya cukup objekti. $ada kenyatannya, desain tindakan perbaikan harus cukup leksibel untuk menerima perubahan sesuai dengan kondisi aktualnya atau monitoringnya mengindikasikan perlunya tambahan perbaikan. 5indakan perbaikan dapat ber&ariasi dari pemantauan tambahan sampai substansi ekstrim untuk membangun kembali atau bendungan dinyatakan DdimatikanD ( ecommissioning ). ?aktor'aktor yang mempengaruhi jenis perbaikan, adalah 7 a) Cingkungan geologigeoteknik, b) Resiko, c) Banyak koreksi yang diperlukan, d) :elayakan koreksi, e) :eruntuhan sebelum diperbaiki. :etika menentukan tindakan perbaikan, pertimbangkan bagaimana tindakan tersebut dapat mempengaruhi aspek'aspek lain dari proyek. *ebagai contoh, apakah penggalian untuk drain, parit halang, atau parit slurry menghasilkan ketidakstabilan Berbagai metoda pengendalian rembesan yang digunakan dalam desain dan konstruksi bendungan baru telah diuraikan dalam %nit 44. :ekurangannya dalam bab ini adalah membahas pertimbangan utama dalam pemilihan tindakan perbaikan untuk bendungan eksisting. Beberapa alat pengendali rembesan yang dibahas dalam %nit 44 tidak diaplikasikan sebagai tindakan perbaikan untuk bendungan eksisting. *ebagai contoh, adalah tidak praktis dan ekonomis untuk memindahkan suatu bagian besar dari timbunan eksisting untuk membuat suatu selimut drain horisontal atau miring. Meskipun begitu, tindak perbaikan lain dapat dihubungkan ke dalam suatu bendungan eksisting. $emilihan terhadap alternati yang benar harus dikerjakan oleh suatu perusahaan yang berpengalaman dalam perbaikan bendungan dan mempunyai pengetahuan kondisi spesiik lapangan. 5indakan perbaikan permanen tersebut, antara lain mencakup 7 a) b) c) d) e)
$emantauanmonitoring, $enurunan muka air waduk, !routing, inding >alang (beton, bentonit'tanah, dll), *elimut kedap air hulu,
77
) Berm hilir, g) rainase, h) :ombinasi diantara cara perbaikan. 5indak perbaikan yang permanen untuk mengendalikan rembesan harus mempertimbangkan jenis bendungan, ondasi dan kedua tumpuan sebagai satu kesatuan. *eperti yang dijalaskan pada tindak perbaikan sementara di atas, contoh'contoh yang diberikan disini adalah hanya merupakan petunjuk umum saja. $erbaikan aktual yang dilakukan tergantung dari kondisi spesiik lapangan, siat ondasi, manaat air waduk dan sejarah "#$'nya. :ebanyakan dari perbaikan dapat digunakan untuk bendungan urugan atau bendungan beton, tergantung dari kondisi spesiik di lapangan. 8.&.1 Pe*anta%an $ada umumnya, pementauan rembesan perlu dilakukan dan pada beberapa kasus ditidak lanjuti dengan perbaikan. $emantauan rembesan dan tindak pengendalian rembesan dapat membuat kesimpulan yang rasional dengan biaya yang minimal. $emantauan yang termurah dan biasa dilakukan adalah dengan pengamatan dan inspeksi &isual terhadap beberapa &ariasi inter&al le&el muka air waduk. $embuatan oto dan &ideo secara periodik terhadap daerah yang mengalami kerusakan dapat menjadi dokumen yang berharga. Bila nantinya digunakan metoda pemantauan, pengambilan kamera harus pada posisi yang sama untuk memudahkan interpretasinya. Apabila tidak dilakukan hal yang sama pada saat konstruksi, direkomendasikan untuk memasang instrumentasi, antara lain pisometer, sumur pengamatan dan sistem pengumpul rembesan untuk menentukan pola perilaku rembesan. Cakukan kajian terhadap basis data untuk mendeteksi terjadinya perubahan rembesan dan trend'nya dalam jangka panjang. Bila hasil pemantauan menunjukkan potensi bahaya rembesan, pertimbangkan untuk melakukan perbaikan struktural yang permanen atau suatu tindakan yang reguler (misalnya, pengaturan batasan muka air waduk). Bila pemantauan dipilih sebagai tindak perbaikan, harus dipertimbangkan untuk menggunakan sistem instrumen yang otomatis. 8.&.2 Pen%r%nan M%ka A#r @a$%k Metoda langsung untuk mengurangi atau menghentikan rembesan adalah dengan menurunkan muka air waduk dan membatasi le&el muka air waduk. $enurunan dan pembatasan muka air waduk tidak dimaksudkan sebagai solusi permanen. 4nlow banjir dapat menyebabkan le&el air waduk di atas le&el yang ditentukan dan manaat waduk mungkin akan berkurang atau bahkan hilang sama sekali. Bila alternati ini yang dipilih, penurunan muka air waduk harus dilakukan dengan hati'hati, sehingga kecepatan penurunannya tidak mempengaruhi kondisi banjir di hilirnya dan juga mengurangi resiko lereng hulu terhadap pengaruh surut cepat.
78
8.&.& Gr(%t#ng !routing, sering kali digunakan sebagai suatu cara pengendalian rembesan yang melalui batuan yang mudah terlarut. -amun, cara ini juga sering tidak berhasil atau berhasil sementara, karena alur rembesan berisi lempung residual atau material lain yang mudah tererosi bila terbebani oleh perubahan gaya'gaya rembesan. Bila satu alur tersumbat oleh bahan grout, rembesansering mencari jalan lain sekitar sumbat. "leh karena itu,metoda lain perlu dipertimbangkan untuk memastikan pengendalian rembesan yang dapat dipercaya dan permanen untuk batuan yang mudah terlarut tersebut. Metoda pengendalian rembesan tersebut memerlukan analisis yang seksama berdasarkan kasus per kasus. alam praktek, banyak digunakan tindakan perbaikan positi, seperti dinding halang beton di as bendungan. 5ekanan grouting menggunakan suatu campuran semen dan air atau material lain adalah metoda yang sering digunakan untuk memperbaiki ondasi atau tumpuan batuan yang mengalami masalah rembesan secara serious. Meskipun demikian, pemilihan metoda tersebut harus dilakukan dengan mempertimbangkan kondisi geologinya. *ebelum dilakukan grouting, in&estigasi harus dilakukan untuk menentukan lokasi dan kondisi rembesan. 4n&estigasi tersebut mencakup antara lain 7 ) $emasangan alat ukur rembesan untuk mengukur debit dan terbawanya butiran tanahnya, +) $emboran dan pengambilan contoh tanah untuk menentukan jenis batuan, kekar' kekar serta ukuran retakan dan orientasinya, 0) Melakukan uji pemompaan atau D pressure test D di dalam lubang bor untuk memperoleh data permeabilitas yang akurat, H) $emasangan dan pemantauan pisometer atau sumur pantau untuk mengukur muka air tanah dan tekanannya, <) Menggunakan 9at pewarna yang ditaburkan di waduk atau lubang'lubang bor untuk mengetahui alur rembesan, 1) Menggunakan pengujian geoisik untuk menentukan properti material dan pola aliran, ;) Melakukan Dgrouting test D untuk menentukan banyak bahan grout, campuran grout, tekanannya dan waktu settling 'nya. Apabila perbaikan dengan grouting layak, in&estigasi akan membantu untuk menentukan jenis campuran grout yang sesuai dengan kondisi lapangan. Jenis grout terdiri dari massa yang melayang di dalam air ( suspene soli ), seperti semen, bentonit atau grout kimia. :arena batasan grout semen yang dapat masuk ke dalam ruang kekar atau retakan yang kecil atau tanah yang bergradasi halus @ sedang, dapat digunakan semen yang sangat halus atau grout kimia, meskipun sangat mahal. :etika menggunakan grout semen, komposisi kimia air rembesan dan pengaruhnya terhadap jenis yang digunakan harus dipertimbangkan. *ebagai contoh, air yang mengandung sulat akan merusak semen biasa dan tirai groutng akan mengalami kerusakan pula.
79
Ada banyak jenis material grout kimia yang berbeda'beda6 pilihlah jenisnya berdasarkan siat material yang akan digrout, seperti permeabilitas, ukuran pori'pori, kontinuitas pori dan pengaruhnya terhadap lingkungan sekitarnya. :arena banyaknya &ariabel dalam grouting, konsultasi dengan ahlinya akan sangat bermanaat. *ebagai contoh, tekanan yang berlebihan dapat merusakkan ondasi bendungan. :emungkinan rusaknya meliputi tersumbatnya drain atau membuat retaknya 9ona inti atau daerah kedap air lainnya dari bendungan, ondasi atau kedua tumpuan. :etika grouting melawan tekanan air waduk, grout mungkin akan mengalir ke arah hilir yang dapat menyumbat bagian keluaran dan menyebabkan tingginya tekanan angkat. $emboran di dalam atau melalui suatu timbunan menggunakan tekanan berlebihan juga akan menghasilkan rekah hidraulis #hyraulic fracturing ) yang meningkatkan resiko terjadinya erosi internal. $lotkan selalu suatu proil D grout ta&esD untuk melokalisasi 9ona yang lebih lulus air untuk dilakukan grouting tambahan. $ada banyak kasus, instrumentasi tambahan harus dilakukan untuk memantau perubahan dan untuk menganalisis eekti&itas grouting . $emboran setelah grouting dan pengujian diperlukan untuk menentukan bahwa grouting telah masuk menyebar keseluruh bagian yang diinginkan dan D$ater lossesD telah dikurangi dari nilai sebelum grouting. 5irai grouting mungkin tidak permanen, terutama pada batuan yang mudah terlarut dimana pelarutan atau penggerusan material pengisi di dalam alur yang terlarut dapat membuat air Dmem'bypassD tirai. $ertimbangan biaya yang permanen terhadap perbaikan ketika melakukan pemilihan teknik perbaikan menggunakan grouting. $emantauan secara terus menerus terhadap eekti&itas grouting perlu dilakukan untuk mengetahui kinerja grouting . 8.&., D#n$#ng Halang inding halang (cutoff $all ) adalah suatu metoda unik yang cocok untuk memperbaiki rembesan melalui suatu bendungan eksisting. inding halang ini dapat diperdalam untuk memperbaiki masalah rembesan di ondasi dan tumpuan. Meskipun demikian, dinding halang sangat mahal dan biasanya dipilih sebagai pertimbangan terakhir. $erlu perhatian ketika mendesain suatu dinding halang untuk suatu bendungan. inding harus diletakkan cukup jauh di hulu, karena tekanan angkat akan meningkat di bagian hulu dinding. Apabila dipilih parit slurry untuk suatu desain cutoff tertentu, beberapa aktor yang harus dipertimbangkan, antara lain adalah 7 ) $engaruhnya terhadap stabilitas timbunan akibat penggalian disepanjang paritan slurry dan penggunaan lapisan lunak di dalam bendungan (tanah'bentonit). *emen' bentonit atau beton berbentuk panel'panel dalam elemen'elemen terpisah dibandingkan dengan parit terbuka. 5anah'bentonit yang terlalu lunak juga tidak digunakan. +) inding kemungkinan menjadi retak, bila dinding yang telah selesai dikonstruksi tidak cukup plastis. 0) :emampuan untuk mengikat paritan slurry terhadap pengendalian rembesan yang ada atau sedang diusulkan. Apabila telah dilengkapi dengan selimut lempung di hulu,
80
H) <) 1) ;) 2) /)
paritan diikatkan ke selimut lempung atau ditempatkan melalui bendungan dan disatukan ke 9ona inti kedap air. :eperluan untuk dampak penurunan muka air waduk selama konstrusi. :emampuan untuk mengikat dinding halang terhadap bangunan'bangunan asilitas, seperti bangunan outlet, penstoc& dan pelimpah. :eperluan untuk memperbaiki sambungan'sambungan panel untuk memastikan sambungan yang kedap air di antara elemen yang berdekatan. :eperluan untuk memindahkan porsi puncak bendungan untuk menyediakan lebar konstruksi. :eperluan untuk penetrasi yang cukup ke dalam batas kedap air. $embuangan pasir. :erikil, dan lain'lain yang jatuh ke dasar paritan atau panel.
5eknik berikut digunakan untuk mrmasang dinding slurry, tergantung dari kondisi lapangan 7 ) Metoda paritan menggunakan bac&hoe, ragline, clamshell atau peralatan lain yang setara. +) Metoda selokan #itch) menggunakan mesin penggali cepat yang dilengkapi dengan buc&et berputar. 0) $enggunaan mesin penggiling batu untuk menggali panel ke dalam tanah atau material batuan. H) Metoda D
Ga*+ar 8.2 inding halang terbuat dari beton TTTTT
81
%ntuk bendungan dengan inti tanah dispersi pada ondasi batuan banyak mengandung rekahan, untuk mencegah terbawanya tanah inti melalui rekahan, rekahan tersebut harus diisi dengan lapisan tipis campuran lempung dan kapur. $erbaikan dengan kapur akan membuat tanah tidak bersiat dispersi lagi. %ntuk bendungan baru, harus dilakukan perbaikan yang ketat terhadap semua rekahan dan retakan dengan D slush grout D dan beton dental yang dikombinasikan dengan lapisan ilter di hilir sebagai pertahanan kedua. >asil penelitian terakhir menunjukkan bahwa lapisan ilter dengan < rata'rata adalah juga merupakan suatu cara pengendalian yang aman dan menyumbat rembesan yang terkonsentrasi melalui lempung dispersi. Bila tindakan perbaikan tidak dipertimbangkan dalam desain awal dan konstruksi, maka rembesan melalui tanah dispersi dapat menjadikan masalah serius. Bila struktur tidak dilengkapi dengan perbaikan ondasi dan ilter, kepastian keamanan bendungan terhadap rembesan dapat menjadi masalah yang rumit dan mahal. $enambahan drainase miring pada bendungan eksisting adalah cukup mahal dan mungkin merupakan satu'satuna alternati untuk mengatasi masalah tersebut. 8.&.- Sel#*%t Ke$a A#r H%l% *uatu selimut kedap air hulu dari bendungan dapat digunakan untuk menyumbat dasar dan tepi waduk untuk mengurangi debit rembesan dan tekanan di bawahnya. Apabila bendungan tersebut terdiri dari lapisan luar yang lulus air, selimut kedap tersebut harus diperpanjang hingga ke lereng timbunan untuk mengendalikan rembesan yang eekti. *elimut kedap air tersebut dapat juga berupa bahan sintetis, namum harus dipertimbangkan kerugian'kerugiannya. *elain mahal, bahan tersebut memerlukan cara pemasangan yang seksama dan harus dihindari terhadap DtumbukanD dan masalah ultra&iolet sinar matahari, terutama untuk nagara tropis seperti 4ndonesia. $erlu hati'hati terhadap terjadinya kebocoran pada sambungan'sambungan saat pemasangan. Bila ada bagian selimut kedap tersebut yang terbuka saat luktuasi air waduk, maka bagian terbuka tersebut harus dilindungi terhadap erosi dari gelombang, desikasi atau pengeringan yang menyebabkan retakan, kerusakan mekanis dan piping dari material berbutir kasar. 8.&.8 Ber* H#l#r *uatu berm hilir dapat digunakan sebagai tindakan perbaikan melawan gaya'gaya rembesan dan tekanan uplit pada bagian hilir bendungan. *uatu berm dapat mencegah Dblo$out5 meningkatkan berat isi material yang digunakan untuk melawan tekanan uplit. Bila berm mempunyai koeisien permeabilitas rendah, rembesan akan dipaksa keluar melalui bagian keluaran di hilir. esain berm yang lulus air harus dipastikan bahwa tidak ada material ondasi yang terbawa ke atas. :euntungan lain dari berm hilir adalah untuk meningkatkan stabilitas lereng, karena adanya gaya melawan dari berm (sebagai berm pemberat).
82
$ada beberapa kasus, pada bagian hilir bendungan juga ditambahkan elemen kedap air, ilter dan drainase cerobong dan selimut kedap serta suatu lapisan luar. :asus'kasus tersebut antara lain 7 a) Cereng hilir yang curam dan tidak stabil akibat aliran air rembesan melalui tubuh timbunan. b) Bendungan mempunyai retakan'retakan melintang yang serius. c) Material timbunan menggunakan jenis tanah dispersi. d) =onasi timbunan tidak dibuat dengan benar. $erbaikan'perbaikan tersebut mungkin cukup mahal, namun masih relati murah diubandingkan membangun bendungan baru.
8.&./ Dra#na"e rainase dapat juga digunakan sebagai perbaikan untuk mengendalikan rembesan. $ada umumnya, pekerjaan perbaikan dimulai dari bagian hilir. %ntuk bendungan beton gra&iti yang dilengkapi dengan galeri, pekerjaan dapat dimulai dari bagian dalam bendungan dan sering dilaksanakan pada kondisi air waduk penuh. Metoda drainase , biasanya berupa 7 ' ' ' ' '
$aritan, *elimut lulus air atau berm, *umur'sumur pantau, Cubang'lubang drainase, 5erowongan atau adit .
Bila rembesan atau tekanan uplit membuat menjadi masalah pada bendunan gra&iti, penambahan drainase mungkin diperlukan dari terowongan eksisting dan galeri. Cubang' lubang drain sering digunakan pada ondasi bendungan beton yang ditempatkan ke bagian hilir dari tirai grouting yang dibor dari galeri atau di bor melalui tumpuan. *umur'sumur pelepas tekanan yang dipasang pada bagian hilir toe dam mempunyai eektiitas yang tinggi dalam mengurangi tekanan uplit dan gaya'gaya yang menyebabkan potensi piping meningkat. ibandingkan dengan parit halang, sumur'sumur pelepas dan sistem drainase lainnya dapat meningkatkan terjadinya kehilangan air waduk. *umur' sumur pelepas tekanan ini memerlukan perlakuan yang benar. :etika mendesain sistem drainase, prinsip penting yang harus diingat, adalah 7 a) rainase harus dapat mengeluarkan rembesan dengan mudah, sehingga tekanan dapat terlepaskan dan tidak menekan kemana'mana. b) rainase harus disaring dengan benar, sehingga tidak terjadi piping.
83
c) rainase harus mempunyai kapasitas yang cukup untuk mengantisipasi debit rembesan yang keluar dari muka air waduk maksimum. d) rainase harus mempunyai jarak (spasi) yang benar dan kedalaman yang cukup untuk melepaskan tekanan dari daerah dan &olume material yang ditinjau. e) rainase mempunyai butiran halus yang cukup untuk menyaring material yang tererosi melalui retakan'retakan dan menjadi tersumbat dengan material halus atau material endapan. ) rainase harus cukup dalam untuk menembus lapisan akier yang tertekan. $ada kasus terkini, terowongan drainase atau adits telah digali hingga ke tumpuan hilir dari bendungan untuk mengendalikan rembesan melalui tumpuan. Rembesan kemudian keluar dari terowongan atau adits dibandingkan ke drainase hilir. ara lain adalah dengan mengalihkan rembesan menjauhi bidang kontak yang buruk antara batuan ondasi yang rekah dengan material timbunan yang mudah tererosi. $ada setiap kasus, sejumlah lubang'lubang drain pada arah yang berbeda'beda di bor dengan teliti telah dipasang di dalam terowongan untuk meningkatkan eekti&itas pengendalian rembesan. Beberapa batasan dari beberapa metoda drainase adalah sebagai berikut 7
1) Bila toe rain cukup eekti dalam mengeringkan daerah permukaan yang basah, sering digunakan cara praktis untuk membuat paritan yang cukup dalam untuk mengendalikan rembesan atau rembesan dalam suatu lapisan tanah ondasi yang berlapis'lapis. +) *umur pelepas tekanan adalah cara eekti untuk mengendalikan rembesan pada lapisan tanah ondasi yang berlapis'lapis (stratiied oundation), tetapi tidak eekti untuk mengatasi rembesan dangkal. 0) rainase miring pada lereng atau tumpuan atau di samping bendungan atau berm cenderung akan terkontaminasi material akibat aktiitas konstruksi atau longsoran lereng yang menyebabkan terjadinya pencampuran yang mengurangi kapasitas drainase. Rembesan tersebut harus mengalir miring ke bawah dari muka air reatik tinggi ke muka air reatik rendah. 4) *elimut kedap horisontal, karena gradien hidraulis yang rendah, harus relati per&ious untuk menampung kapasitas aliran. :onsekuensinya, selimut horisontal tersebut harus dibuat berlapis'lapis untuk menampung aliran ke dalam ilter dan kapasitasnya. %ntuk itu dapat ditambahkan dengan pipa perorasi untuk menampung kapasitas rembesannya. *emua sistem drainase rawan terhadap kerusakan 6 untuk itu perlu dilakukan pemantauan terhadap sistem drainase dan perbaikan atau penggantiannya, untuk mempertahankan eisiensinya. 8.&.< T#n$ak Per+a#kan K(*+#na"# $ada banyak kasus, lebih dari satu metoda yang digunakan dalam pengendalian rembesan. %ntuk itu, sering digunakan berlapis'lapis metoda untuk pengendalian rembesan untuk memastikan keamanan bendungan ditinjau dari aspek rembesan.
84
8., Anal#"#" De"a#n 8.,.1 U*%* Metoda analisis rembesan yang diuraikan adalah metoda'metoda yang digunakan dalam desain perbaikan pengendalian rembesan. $rinsipnya adalah sama, yakni menggunakan hukum arcy dan persamaan Caplace. *ebagai tambahan, ketelitian dan kecukupan data masukan sehubungan dengan kondisi batas, alur aliran dan properti material adalah sangat penting untuk desain perbaikan yang ekonomis. $ada beberapa kasus, desain memerlukan tambahan in&estigasi dan pengamatan untuk melakukan analisis masalah rembesan. 8.,.2 Pert#*+angan U*%* Dan K%"%" *eperti dijelaskan, pengendalian rembesan harus mencakup tindakan pertahanan ganda. :onsekuaensinya, model yang digunakan dalam analisis masalah rembesan dapat dimodiikasi untuk memudahkan penilaian terhadap berbagai tindakan perbaikan, baik metoda tunggal maupun kombinasi (ganda). $ada umumnya, metoda grais lownet dan model numerik komputer dapat dimodiikasi untuk menge&aluasi berbagai alternati. Model numerik komputer cukup cepat untuk menge&aluasi pengaruh dari metoda kombinasi. Metoda pengamatan dikombinasikan dengan pengalaman sering digunakan dalam desain tindak perbaikan. :endala utama, adalah pengamatan tidak menunjukkan pengaruh tindak perbaikan sampai tindakan dilaksanakan. Meskipun demikian, pada kasus yang cukup kompleks, seperti lapisan tanah ondasi yang berlapis'lapis, tindak perbaikan sering dilakukan secara bertahap atau berdasarkan hasil pengamatan dalam rangka menentukan jarakspasi sumur'sumur pelepas tekanan dan arah laubang'lubang drain dalam grouting tirai. >ukum arcy, dengan modiikasi yang cukup dapat digunakan secara eekti untuk mendesain drain miring, selimut kedap air atau drain lainnya untuk penentuan dimensi dan permeabilitasnya.
85
DA6TAR SIMAK OP OP RUTIN 1. Keg#atan Ser#ng:R%t#n ) %kur, catat dan e&aluasi data instrumentasi. ata harus digraik dengan sebera setelah melakukan pembacaan untuk memudahkan interpretasi dan e&aluasi dengan teliti. +) $elihara dan rawat semua instrumen sesuai dengan rekomendasi pembuatpabrik. :alibrasi alat ukur rembesan (misalnya $eir, 2!otch, dll) untuk memastikan pengukuranpembacaan yang menerus dan teliti. 0) $elihara dan rawat lerng hulu dan hilir bendungan terhadap erosi untuk mencegah alur rembesan memotong lereng. H) $otong pepohonantumbuh'tumbuhan dan isi lubang'lubangretakan yang terjadi untuk mencegah rembesan memotong lereng. <) Jaga kemiringan lereng da bersihkan terhadap semak belukar yang dapat menghalangi inspeksi terhadap rembesan, termasuk di daerah hilir kaki bendungan dan kedua tumpuan. 1) Cakukan inspeksi &isual terhadap kedua lereng hulu dan hilir, dan daerah hilir bendungan terhadap rembesan dan daerah yang lunak. 2. Keg#atan Berkala ) Cakukan sur&ey hydrographic atau side'scan sonar. *ur&ey ini bermanaat untuk mendeteksi ormasi lubang benam, pembasahan atau pergerakan di bawah ele&asi waduk yang tidak mudah dideteksi secara &isual. *ur&ey yang sama harus dilakukan di daerah kolam hilir untuk mendeteksi ormasi dari lubang'lubang gerusan yang dapat mengakibatkan alur rembesan menjadi lebih pendek. +) Cakukan inspeksi &isual terhadap bangunan pelengkap dan bangunan lainnya. Bila memungkinkan, keringkan kolam pelimpah dan kolam lainnya. !unakan penyelam atau alat kamera bawah air untuk mengetahui gerusan lokal yang terjadi yang dapat memperpendek alur rembesan yang dapat memicu terjadinya erosi internalpiping.
86
0) Cakukan pengurasanpengeringan konduit dan lakukan inspeksi, termasuk manholes. $embuangan lanau dan endapan lumpur lainnya penting dilakukan untuk mempertahankan ungsinya. $ekerjaan tersebut memerlukan pengurasan racun dan bakteri, termasuk penggunaan kamera &ideo. H) :uras dan perbaiki sumur'sumur pelepas tekanan, terutama bila aliran berkurang seiring waktu. <) Cakukan uji tual (slug test) terhadap pisometer dan sumur pantau. $eriksa responnya untuk memastikan instrumen tidak tersumbat. 1) Cakukan inspeksi terhadap konduit di bawah bendungan untuk menentukan apakah terjadi retakan'retakan dan terbawanya material tanah akibat erosi internal atau piping, bila perlu gunakan alat &ideo yang dikendalikan dari jauh.
OP DARURAT Keg#atan #n# +er%+%ngan $engan Ren5ana T#n$ak Dar%rat =RTD; L%+ang7L%+ang Bena* ) %ntuk lubang benam yang akti, siapkan stckpile material untuk perbaikan darurat di lapangan. Material tersebut harus mempunyai gradasi yang ber&ariasi sebagai in"erte filter sebagai yang dimasukkan ke dalam lubang'lubang benam yang terjadi. +) *iapkan peralatan untuk menempatkanmengkonstruksi in"erte filter di lapangan. 0) *iapkan datar kontraktor yang berpengalaman dan jaga material untuk membuat sumuran sebagai perbakan kondisi darurat. D#$# Pa"#r ) *iapkan stockpile karung'karung pasir atau peralatan yang dengan cepat dapat mengisi karung'karung pasir untuk digunakan membuat tanggul di sekeliling titik didih pasir di daerah hilir. +) *iapkan stoc&pile material ilter untuk konstruksi in&erted ilter. $asir beton adalah material yang baik. 0) *iapkan datar kontraktor yang berpengalaman dan jaga material untuk membuat sumuran sebagai perbakan kondisi darurat. Daera Ba"a $# Lereng H#l#r ) $antau dan ukur daerah yang basah tersebut. 5ingkatkan inter&al pengukuran dan pemantauan, bila ukurannya bertambah. +) Cakukan in&estigasi untuk menentukan sejarah, penyebab dan mekanisme terjadinya rembesan. 0) Buat oto dan sur&ey pembasahan untuk menentukan masalahnya cukup akti atau statis. B(5(ran $# Sekel#l#ng K(n$%#t
87
