perencanaan drainase pada jalan

drainase dan kinerja perkerasan jalan

                Perencanaan yang matang dan pelaksanaan drainase yang memadai adalah salah satu faktor mutlak untuk menjamin bahwa perkerasan jalan akan tahan terhadap pengaruh cuaca dan lalu lintas. Drainase yang baik adalah suatu yang vital untuk menunjang kinerja perkerasan yang memadai dan menjamin masa pelayanan yang lama.

                Akumulasi rembesan air, yang menembus aliran perkerasan dengan bahan berbutir atau kedalaman lapisan tanah dasar perkerasan jalan dapat menyebabkan kerusakan antara lain:

·         Perlemahan, dimana lapisan pondasi bawah sepenuhnya jenuh airsehingga dengan adanya bebean dinamis dapat menyebabkan tekanan pori. Yang mana hal ini akan mengurani gesekan internal dan menurunkan ketahanan terhadap tegangan.

·         Efek mengambang, dimana air mengurangi berat partikel sehingga diantara partikel-partikel tersebut dapat menurunkan gesekan internal.

·         Tanah ekspansif. Dimana volume tanah akan bertambah dengan adanya air sehingga dapat menyebabkan dorongan atau jembulan, yang memperlemah susunan perkerasan jalan.

Drainase dengan muka tanah yang dalam akan mencegah akumulasi air dari bawah perkerasan dan menguurangi adanya kapilaritas. Drainase juga membantu mencegah adanya kantung-kantung air.

     drainase selama masa pelaksanaan

                Tanah dasar pada umumnya terdiri dari bahan yang sangat halus (lempung dan lanau) dimana bahan tersebut sangat lemah bila dalam kondisi basah. Karena itu apabila tanah dasar tidak di bentuk dengan baik serta kemiringan yang cukup untuk drainase pada saat pelaksanaan, maka air akan terkumpul pada permukaan atau dilapisan bawahnya sehingga akan kehilangan kestabilan dan kesokongan. Dibawah pengaruh lalu linatas, tanah basah dapat berubah menjadi tanah lumpur, yang mana lumpur tersebut tertekan kedalam rongga-rongga pondasi agregat yang akhirnya akan merusak kontak diantara butir-butiran agregat.

                Selama pelaksaan pembangunan jalan, perhatian yang cermat harus dilakukan untuk memenuhi kebutuhan fasilitas drainase agar supaya terkumpulnya air hujan yang mengilfitrasi ke dalam tanah dasar dan lapisan pondasi bawah dapat dicegah.

      daerah sisi jalan

Daerah sisi jalan terdiri dari bahu jalan dan lereng daerah batas tepi jalan. Bahu jalan diperkeras dan daerah perkerasan yang berbatasan dengan jalan yang diperuntukkan sebagai daerah parkir sementara kendaraan (layby)

         DRAINASE PERMUKAAN

                Drainase permukaan diartikan sebagai pembuangan seluruh diatas permukaan perkerasan jalan dalam batas-batas daerah milik jalan. Sistem drainase permukaan harus dirancang akan melakukan seluruh aliran air permukaan dan genangan, serta mengalirkannya menuju sistem pembuangan air atau sungai. Sistem drainase permukaan untuk jalan raya harus dapat digunakan pula dengan sistem drainase yang terencana, yang disetujui oleh pihak yang berwenang dalam hal pengaliran air setempat. Hal ini untuk mencegah akibat balik sedemikian rupa sehingga pengaliran air permukaan yang dialirkan kedalam sistem pembuangan tidak melebihi kapasitas salurannya.

                Perencanaan drainase seperti bok kalvet dan jembatan tidak dibicarakan lebih jauh dalam uraian ini. Fasilitas drainase dalam uraian ini dibatasi terhadap sistem drainase untuk perkerasan jalan , bahu jalan, dan median, drainase tertutup sseperti saluran air hujan, gorong-gorong, dan saluran tepi jalan raya.

Untuk pengaliran cepat air permukaan dari perkerasan

 menghitung jumlah air hujan

                Pada umumnya dapat digunakan rumus-rumus berikut untuk menghihung jumlah pengaliran, yaitu:

·         Metode rasional

·         Rumus burkil-ziegler

      data curah hujan

                Data curah hujan dapat diperoleh di dinas meteorologi

      penggunaan data durasi hujan untuk perencanaan

                Data durasi curah hujan digunakan untuk menentukan identisitas hujan dalam perencanaan drainase permukaan. Waktu pengaliran( time of concentration) diperlukan untuk mengetahui waktu pengaliran dari titik yang ditinjau ( yang memberikan waktu yang paling lama), dalam areal drainase sampai pengeluaran (outlet). Hal ini juga bergantung pada beberapa faktor yang mempengaruhi. Waktu pengaliran tergantung pada jenis permukaan, ukuran dan bentuk areal drainase, lereng, tata guna lahan, dan cuaca. Untuk tujuan praktis, maka

Waktu pengaliran tergantung pada lereng areal drainase dan koefisien pengaliran (c), pada tabel 4.1 disajikan nilai koefisien pengaliran untuk digunakan pada rumus metode rasional.

Pada gambar 4.1 diberikan contoh untuk menghitung pengaliran, dengan cara :

·         Daerah drainase mempunyai lereng 1%

·         Daerah galian, dengan nilai C = 0,3

·         Jarak dari titik terjauh 60 m

Dari gambar 4.1 diperoleh pengaliran permukaan 20 menit

Tabel 4.1 koefisien pengaliran (c) untuk rumus metode rasional.

no	jenis permukaan	C
1	perkerasan beton semen atau beton aspal	0,8 - 0,9
2	perkerasa campuran dingin	0,6 - 0,8
3	jalan atau bahu jalan kerikil	0,4 - 0,6
4	permukaan tanah terbuka	0,2-0,9
5	permukaan rumput dengan lereng 2:1	0.5-0,7
6	permukaan rumput semak	0,1-0,4
7	daerah hutan	0,1-0,3
8	daerah galian	0,2-0,4
9	perumahan datar, 30% kedap air	0.4
10	perumahan datar, 60% kedap air	0.55
11	perumahan bertangga-tanngga,50% kedap air	0.65
12	perumahan bertangga-tanngga,70% kedap air	0.8
13	daerah pertokoan datar, 90% kedap air	0.8

      rumus rasional

                Q = 1/3,6 C.I.A

Dimana:               Q = jumlah pengaliran dalam kaki persegi ( 1 kaki = 0,3048)

                                I = intensitas hujan dalam inci per jam (1 inci = 0,0245 m)

                                A= luas daerah drainase dalam satuan are ( 1 are = 1600 m^2)

Bila ditemui koefisien C berfariasi  maka hitung rata-rata sebagai berikut :

Cw = C1A1+C2A2+C3A3+..../A1+A2+A3+....

Dimana : Cw = koefisien rata-rata pengaliran seluruh are

                C1C2C3 dst = koefisien masing-masingkondisi permukaan

                A1A2A3 dst = luas dareh masing-masing dengan permukaan yang berbeda

 rumus burkil-ziegler

Q = AIC akar S/A

Dimana : Q,A,I dan C sama dengan yang ada di rumus rasional

S = rata-rata kemiringan lahan drainase dalam satuan kaki per 100 kaki

                Untuk daerah drainase yang lebih luas dimana pada penampungan sementara air hujan pada puncaknya terjadi pengurangan aliran. Untuk hal tersebut maka metode rasional dan rumus burkil-ziegler tidak boleh digunakan. Untuk luas drainase kurang dari 80 hektar atau 1600 m^2, maka metode rasional digunakan (FHA)

      perencanaan drainase permukaan

                Secara rinci, perncanaan drainase permukaan jalan diuraikan pada tata cara perencanaan drinase permukaan jalan, SNI 03-3424-1994.

                Pencegahan susunan perkerasan dan tanah dasar dari infiltrasi air permukaan akan efektif bila dipasang permukaan beraspal dengan lebar penuh selebar badan jalan, termasuk bahu jalan. Harganya menjadi mahal pada awal pelayanan namun menjadi murah karena pemeliharaan bahu jalan akan jauh berkurang.

Permukaan perkerasan jalan harus bebas dari lubang-lubang dan retak-retak, serta sambungan dengan bahu jalan atau tepi saluran harus serapat mungkin dan permanen. Pelandaian kearah samping harus cukup untuk mengalirkan air hujan di atas permukaan jalan.

Bila permukaan jalan tidak secara penuh diaspal, maka drainase harus mendapat perhatian secara teliti untuk mencegah infiltrasi air.

Bahu dengan perkerasan batu pecah digunakan untuk lalu lintas dengan volume yang relatif rendah. Namum demikian, pemeliharaan drainase yang memadai untuk mencegah kerusakan tepi harus diperhatikan. Contoh jenis kerusakan karena pemeliharaan drainase yang buruk dapat dilihat pada gambar 4.2.

Kemiringan permukaan perkerasan, bahu dan saluran tepi  yang memadai akan menjamin keawetan perrkerasan jalan. Tabel 4.2 disajikan kemiringan untuk masing-masing penggunaan.

Tabel 4.2 kemiringan bahan.

                                        

Sistem drainase permukaan jalan terdiri dari kemiringan melintang perkerasan, bahu jalan, selokan /saluran samping, gorong2 dan saluran penangkal seperti gambar dibawah ini.

(gambar)

1.       Kemiringan melintang perkerasan dan bahu jalan

Kemiringan melintang harus memenuhi ketentuan berikut :

1.       Daerah jalan yang datar dan lurus

a.       Kemiringan perkerasan dan bahu jalan mulai dari tengah perkerasan menurun atau melandai kearah selokan samping.

b.      Besarnya kemiringan bahu jalan diambil 2 % lebih besar dari pada kemiringan permukaan jalan.

c.       Besarnya kemiringan melintang normal pada perkerasan jalan dilihat pada tabel dibawah ini.

no	jenis lapis                      permukaan jalan	kemiringan melintang normal        (%)
1	beraspal beton	2-3
2	japat	4-6
3	kerikil	3-4
4	tanah	4-6

Kemirinagan melintang normal 

pada darah datar dan lurus

      Daerah jalan yang lurus pada tanjakan/turunan

       Pada daerah tikungan,

a.       Harus mempertimbangkan kebutuhan kemiringan jalan menurut persyaratan eliyemen horizontal jalan( menurut ketentuan yang berlaku)

b.      Kemiringan perkerasan jlan harus dimulai dari sisi luar tikungan menurun/melandai ke sisi dalam tikungan.

c.       Besarnya kemiringan daerah ini ditentukan oleh nilai maksimum kebutuhan kemiringan menurut kepentingan drainase.

d.      Besarnya kemiringan bahu jalan ditentukan dengan kaidah2 seperti butir 3.1 (lihat gamabar 3)

   selokan samping jalan

ihwal yang ditentukan sebagai berikut:

1.       bahan bangunan selokan samping jalan ditentukan oleh besarnya kecepatan rencana aliran air yang akan melewati selokansamping jalan.(lihat tabel 2)

 kecpatan aliran air yang diizinkan

berdasarkan jenis material

Jenis bahan	kecpatan aliran air yang diizinkan
Pasir halus	0,45
Lempung kepasiran	0,50
Lanau aluvial	0,60
Kerikil halus	0,75
Lempung kokoh	0,75
Lempung padat	1.10
Kerikil kasar	1,20
Batu-batu besar Pasangan batu Beton Beton bertulang	1,50 1,50 1,50 1,50

2.       kemiringan selokan samping ditentukan berdasarkan bahan yang digunakan, hubungan antara bahan yang digunakan dengan kemiringan selokan samping arah memanjang yang dikaitkan dengan erosi aliran (tabel 3)

tabel 3

HUBUNGAN KEMIRINGAN SELOKAN SAMPING JALAN (i)

DAN JENIS MATERIAL

Jenis material	Kemiringan selokan samping i                   (%)
Tanah asli Kerikil Pasangan	0-5                   5-7,5                   7,5

3.       pematah harus untuk mengurangi kecepatan aliran diperlukan selokan samping jalan yang panjang dan mempunyai kemiringan cukup besar. (lihat gambar 4), pemasangan jarak pematah arus (L) harus sesuai tabel 4.

TABEL 4

HUBUNGAN KEMIRINGAN SELOKAN SAMPING

JALAN (i) DAN JARAK PEMATAH ARUS (L)

i (%)	6 (%)	7 (%)	8 (%)	9 (%)	10 (%)
L (M)	16 M	10 M	8 M	7 M	6 M

4.       tipe dan jenis bahan selokan samping didasarkan atas kondisi tanah dasar, kedudukan muka air tanah dan kecepatan abrasi air (lihat gambar 5)

5.       penampang minimum selokan samping adalah 0,50 m

Gelombang kejut pada arus lalu lintas

Salah satu bahagian dalam study mengenai lalulintas ialah sifat-sifat dari gelombang kejut pada arus lalulintas. Gelombang kejut dapat digunakan sebagai gerakan pada arus lalulintas akibat adanya perubahan nilai kerapatan pada arus lalulintas

      

Klasifikasi gelombang kejut

Gelombang kejut dapat diklasifikasikan menjadi 6 kelas :

1.      1.  Gelombang kejut diam di depan (frontal stationary)

terdapat pada lokasi penyempitan jalur (termasuk sinyal lalulintas) dan menunjukkan bahwa pada lokasi tersebut arus lalulintasnya lebih besar dari kapasitas jalan. Istilah diam berarti gelombang bahwa gelombang kejut terjadi pada lokasi tersebut dan hal ini tidak akan berpindah lokasinya dengan berubahnya waktu.

2.   2.   Gelombang kejut bentukan mundur (back forminy)

terbentuk apabila terjadi kemacetan dan menunjukkan daerah dalam waktu dan ruang dimana kelebihan arus tampung. Istilah mundur berartarti bahwa dengan berjalannya waktu, gelombang kejut akan bergerak ke belakang (kearah hulu /berlawanan dengan gerakan lalulintas)

3.      3.Gelombang kejut pemuilihan maju (forward recovery)

terbentuk seketika terjadi kemacetan sedang arus lalulintas berkurang sehingga berada dibawah kapasitas penyempitan. Oleh karena itu panjang dari kemacetan dapat dikurangi. Istilah maju berarti selama berlangsungnya waktu gelombang kejut bergerak kedepan. Istilah pemulihan berarti bahwa selama berlangsungnya waktu terdapat kondisi arus lalulintas bebas pada daerah yang semakin jauh kearah hilir.

4.      4. Gelombang kejut diam belakang (rear stationary)

Terjadi apabila kedatangan lalulintas sama dengan kapasitasnya pada derah kemacetan untuk selama periode waktu tertentu. Istilah belakang mempunyai arti bahwa ini adalah bagian paling belakang atau pinggir dariarah hulu dari daerah kemacetan. Kerapatan lebih tinggi kearah hilir dan lebih rendah kearah hulu. Istilah diam berarti bahwa gelombang tidak berpindah lokasinya selama periode tertentu.

5.      5. Gelombang kejut pemulihan mundur

terbentuk ketika kemacetan terjadi tetapi kemudian terjadi peningkatan kapasitas jalan itu. Istilah mundur berarti bahwa selama berlangsungnya waktu Gelombang kejut bergerak kebalakang. Istilah pemulihan berarti bahwa selama berlangsungnya waktu kondisi arus bebas meningkat.

6.     6.  Gelombang kejut bentukan maju

istilah maju mempunyai arti bahwa Gelombang kejut bergerak dalam arah yang sama dengan arah gerakan lalulintas. Istilah bentukan berarti selama berlangsungnya waktu kemacetan terjadi peningkatan pada tempat yang semakin jauh.

Gelombang kejut dapat dihitung dengan rumus :

NB = qBt = (MB – WAB) KBt

NA = qAt = (MA – WAB) Kat

Tetapkan NB = NA untuk menyelesaikan WAB

(MB – WAB) KBt = (MA – WAB) KAt

WAB  =  (qA - qB)/(KA-KB) = ∆q/∆K

Keterangan :

-          B (NB) : jumlah kendaraan meninggalkan arus B

-          A (NA) : jumlah kendaraan masuk kondisi arus A

-          (MB – WAB) : kondisi arus dibagian hulu dari batas gelombang kejut  terhadap kecepatan gelombang kejut.

Kapasitas Jalan Dan Tingkat Pelayanan (Level Of Service)

            Kemampuan jalan dalam melayani lalulintas berbeda-beda. Perbedaan ini dapat ditimbulkan oleh fasilitas jalan yang tersedia maupun tingkat layanan yang diberikan. Kedua criteria tersebut secara kuwantitatif dinyatakan dalam kapasitas jalan dan tingkat pelayanannya (Level Of Service).

Kapasitas jalan

            Adalah jumlah maksimum kendaraan yang dapat melalui jalan tersebut. Pada kenyataan kapasitas jalan sangat bergantung pada keadaan masing-masing jalan :

1.      Kapasitas jalan untuk jalur takterganggu (ideal)

Kapasitas pelayanan pada suatu pias jalan akan berbeda-beda dengan harga maksimum teoritis. Untuk keperluan analisa keadaan ideal dinyatakan sebagai berikut :

a.       Aliran lalulintas tak ergangg, bebas dari gangguna-gangguan samping baik dari kendaraan maupun pejalan kaki.

b.      Lalulintas hanya terdiri dari mobil penumpang saja

c.       Jalur lalulintas sebesar 3.75 meter (12 feet) dengan fasilitas berm yang cukup dn tidak ada gangguan benda-benda lain sejarak 2 metr ( 6 feet) dari tepi perkerasan.

d.      Untuk jalan-jalan luar kota elinyeman horizontal dan vertical harus cukup aman untuk kecepatan 70 mph (112 km/jam) tidak ada hambatan batas pandangan pada 2 atau 3 lajur lalulintas.

Kapasitas ideal

Type jalan	Kapasitas/kendaraan penumpang /jam
Berlajur banyak 2 lajur, 2 arah 3 lajur, 2 arah	2000 /lajur 2000 /2 arah 4000 /2 arah

2.      Kapasitas untuk jalur yang terganggu (tak ideal)

Untuk lalulintas tak ideal criteria umum yang diberikan sangat sedikit karena keadaan yang ideal banyak sekali syarat-syarat yang dikumpul. Salah satu gangguan adalah persimpangan-persimpangan (pertemuan-pertemuan). Jalan yang menggunakan lampu lalulintsa (signalized intersection) untuk hal itu secara umum ada dua hal pembatasan :

a.       Jarang satu lajur lalulintas dapat melayani 2000 kendaraan /jam hijau dari lampu lalulintas walaupun dengan pengaturan lampu yang sangat baik (ideal)

b.      Satu iring-iringan lalulintas bila semuanya berhenti akibat adanya gangguan jarang-jarang dapat keluar dari lajur itu sebesar 1500 mobil penumpang /jam dalam periode ganggun tersebut telah berlalu.

Langkah perhitungan

C = 2000 x N x W x Tc

Keterangan :

-          C : kapasitas (terdiri dari campuran kendaraan/jam)

-          N : jumlah lajur (satu arah)

-          W : factor penyelesaian untuk lebar perkerasan dan kebebasan samping

-          Tc : truck factor untuk kapasitas

Lebar lajur (ft)	Kapasitas (% dari kapasitas (3,75 m)
	2 lajur	Berlajur banyak
12 11 10 9	100 88 81 75	100 97 91 81

Angka koreksi gabungan akibat lebar lajur dan kebebasan samping

Jarak dari tepi lajur ke gangguan (ft)	Factor penyesuaian (Wc) untuk lebar lajur dan kebebasan samping
	Gangguan hanya sebelah kiri dari satu arah	Gangguan pada dua sisi pada jalan satu arah
	Lebar lajur (ft)	Lebar lajur (ft)
	12      11      10      9	12     11     10       9
6 4 2 0	1.00  0.95  0.89  0.77 0.98  0.94  0.88  0.76 0.95  0.92  0.86  0.75 0.88  0.85  0.80  0.70	TP    TP     TP     TP TP    TP     TP     TP 0.94  0.91  0.86  TP 0.81  0.79  0.74  0.66