Aplikasi Dinding Halang pada Bendungan Urugan
1. Umum
Parit halang (cut off trench) konvensional yang diisi tanah yang dipadatkan, kadang-kadang tidak ekonomis untuk dilaksanakan, karena terlalu dalam dan kondisi muka air tanah yang tinggi. Cara lain untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan pembuatan dinding halang (cut off wall). Dinding halang dapat dokonstruksi dengan berbagai cara yang tidak memerlukan pengeringan pondasi (dewatering) dan dengan volume galian yang jauh lebih kecil dibanding galian yang diperlukan dalam pembuatan paritan halang.
Kegunaan utama dinding halang pada bendungan urugan adalah untuk mengendalikan rembesan pada tubuh dan pondasi bendungan. Dinding halang berfungsi mengurangi debit dan energi rembesan. Umumnya, dinding halang ditempatkan disebelah hulu as bendungan sehingga tekanan air dan gradien hidraulik yang tinggi, tidak menimbulkan dampak yang merugikan terhadap bendungan. Agar pengendalian rembesan dengan dinding halang berfungsi efektif, dalam penggunaannya sering dikombinasikan dengan sistem pengendalian rembesan lain, baik yang bersifat upaya pengurangan rembesan, maupun berupa sistem drainasi.
2. Pengertian
- Permukaan air freatik (phreatic surface) adalah : permukaan imajiner tekanan air pori pada tubuh bendungan atau pondasi pada kondisi tekanan air pori sama dengan tekanan atmosfir
- Gradien hidraulik (hydraulic gradient) adalah : perbedaan (tanpa satuan) antara tinggi tekanan hidraulik diantara dua titik pada suatu media aliran (medium flow). Tinggi tekanan hidraulik, biasanya diwujudkan sebagai jumlah tinggi (head) tekanan air pori dalam satuan tinggi yang ekufalen dengan tinggi kolom air dan elevasi tinggi tekanan (dalam satuan tinggi) diatas datum. Kecepatan tinggi tekanan (velocity head) pada media aliran lolos air, diasumsikan sama dengan nol.
- Konduktivitas hidraulik (hydraulic conductivity) atau permeabilitas adalah : laju rata-rata aliran di suatu media aliran, pada satuan gradient dan kondisi aliran adalah laminar pada arah aliran tertentu. Permeabilitas primer menunjukkan aliran melalui media butiran yang lolos air, sedangkan permeabilitas sekunder menunjukkan aliran melalui bukaan pada media seperti retak-retak atau alur-alur pelarutan.
- Anisotropi (Anisotropy) adalah : sifat (permeabilitas) material yang tidak seragam pada arah aliran rembesan yang berbeda. Misalnya, rembesan pada media berupa tanah, permeablilitas arah mendatar berbeda dengan arah vertical.
- Aliran Jenuh (saturated flow) : menunjukkan media aliran lolos air pada zona tekanan air pori positif dibawah permukaan freatik. Aliran jenuh umumnya dihasilkan akibat adanya pengaruh perbedaan gaya berat gradient hidraulik antara waduk dan tempat keluarnya rembesan dihilir/drain.
- Tekanan rembesan (seepage force) adalah : tekanan yang bekerja searah aliran yang ditimbulkan oleh rembesan pada media lolo air yang jenuh.
- Aliran tak jenuh (unsaturated flow) : menunjukkan media aliran lolos air pada zona tekanan air pori negative diatas permukaan freatik. Hal tersebut umumnya terjadi karena adanya perbedaan antara tegangan permukaan kapiler (yang diakibatkan oleh gradient hidraulik diantara zona jenuh air) dengan tempat keluarnya rembesan.
- Desikasi (deiccation) adalah suatu kondisi keringnya atau menurunnya kandungan air di dalam tanah, khususnya terkait dengan kejadian pada bendungan urugan, yang berpoteni terjadinya retak susut.
3. Efektifitas Dinding Halang
Agar efektif, dinding halang harus dipasanag menembus lapisan lolos air sampai masuk kedalam lapisan kedap air. Dinding halang sepenggal (partial cut off wall) yang hanya menembus 50 % lapisan lolos air hanya akan mampu mengurangi debit rembesan sekitar 20 %. Walaupun demikian dinding halang sepenggal, sering digunakan sebagai upaya pengendalian rembesan dengan cara memotong emua zona lolos air di bagian atas lapisan yang mnungkin ada dan tidak terdeteki selama investigasi.
Dinding halang sepengagal kurang efisien untuk mengurangi tekanan gaya angkat (up lift pressure) dan gradient keluaran (exit gradient). Secara umum, dinding halang sepenggal pada lapisan lolos air, tidak memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap gradient keluaran. Pada umumnya, masih diperlukan upaya tambahan berupa pengendalian rembesan cara lain, seperti drainasi pada pondasi atau drainasi kaki. Apabila dinding halang direncanakan dengan penetrasi penuh sampai masuk ke dalam lapisan semi kedap dan pengaruh pengurangan gradient keluaran harus diperhitungkan secara cermat. Metode invetigasi efektifitas dinding halang dijelaskan pada bab-bab pedoman pengendalian rembesan.
4. Jenis-jenis Dinding Halang
Jenis-jenis dinding halang yang sering digunakan pada bendungan urugan, yaitu :
- Dinding halang puritan slari tanah-bentonit,
- Dinding halang beton,
- Dinding halang puritan slari semen-bentonit,
- Dinding halang tiang, galerin Benton bersusun dan dinding halang tipis.
Secara teori, semua jenis dinding halang tersebut dapat didesain sebagai penghalang rembesan poitif (positive cut off). Namun masih ada beberapa ketidak pastian di dalam desain dan pelaksanaan konsruksi pada semua jenis dinding halang. Perencana harus memahami benar kelebihan dan kekurangan setiap jenis dinding halang tersebut, agar dapat dipilih jenis dinding halang yang paling sesuai dengan kondisi lapangan. Setiap aplikasi dinding halang pada suatu lokasi adalah “unik” dan akan tergantung pada :
- Fungsi yang diinginkan,
- Kondisi hidraulik,
- Gradien hidraulik,
- Pertimbangan ekonomi.
Karakteristik utama dari dinding halang tersebut adalah seperti pada table dibawah :
| Karakteristik |
Dinding diafragma |
Dinding diafragma |
Dinding diafragma |
Dinding diafragma |
Dinding diafragma |
Dinding slari |
Dinding tiang |
| Cara penggalian dan atau pemasangan |
Clamshells mekanis |
Clamshells mekanis |
Clamshells mekanis (Kelly grabs) |
Mesin pemotong (teknik pemotongan dgn sirkulasi balik) |
Mesin pemotong (teknik pemotongan dgn sirkulasi balik) |
Draglines, shovel mekanis |
Downhole hammer drilling |
| Material pengisi |
Bentonit | Benton konvensional atau plastis | Bentonit/semen atau beton (konvensional atau plastis) | Slari bentonit/semen | Beton konvensional atau plastis | Bentonit tanah atau bentonit semen | Beton |
| Sambungan (joints) | Tidak ada sambungan | Sambungan keliling, sambungan cetakan | Sambungan keliling, sambungan cetakan | Beton/beton tanpa sambungan | Beton/beton tanpa sambungan | Tanpa sambungan | Dengan sambungan |
| Kedalaman maksimum (m) | 50 | 120 | 50 – 60 | 50 | 150 | 15 – 20 | 50 |
| Jenis tanah/batuan | Tanah penutup (over burden) | Tanah penutup (over burden) | Tanah penutup | Tanah penutup batuan terlapuk, batuan sampai 100 Mpa (dengan alat khusus) | Tanah penutup batuan terlapuk, batuan sampai 100 Mpa (dengan alat khusus) | Tanah penutup | Batuan keras (over burden) |
| keterangan | - | - | - | Untuk kedalaman > 10 m | Untuk kedalaman > 10 m | Gradient hidraulik I < 10 m | Mahal |
Sedangkan Material untuk Dinding Diafragma (ICOLD, Bulletin 129, 2005)
| Jenis Material |
Kekuatan (Mpa) |
Permeabilitas k (m/dtk) |
Deformabilitas |
Sifat Retakan |
Komposisi |
| Beton tremi | 30 – 50 | 10 -12 | Kaku | Mudah retak (brittle) | Semen + agregat slump 20 cm w/c = 0,5 – 0,7 |
| Beton plastis | 1,0 – 3,0 | 10 -9 | Tinggi | Tahan terhadap regangan sampai 10 % tanpa retak | Semen + agregat + lempung + bentonit w/c = 0,5 |
| Slari semen / bentonit | 0,1 – 1,0 | 10 -8 | Sangat tinggi | Tahan terhadap deformasi dan tekanan latera |
