TEKNOLOGI PERBAIKAN TANAH LUNAK UNTUK MENINGKATKAN DAYA DUKUNG TANAH
Ruslan Hidayat Dosen Fakultas Teknik Universitas Darul ‘Ulum Jombang
ABSTRAK Tanah merupakan faktor yang penting untuk struktur yang dibangun diatasnya, sehingga perlu adanya perbaikan tanah jika ditemui jenis tanah lunak dalam artian tanah yang mengalami penurunan yang besar bila dibebani. Untuk mengatasinya maka perlu adanya teknologi perbaikan tanah untuk meningkatkan daya dukung tanah tersebut, ada beberapa teknologi yang dipergunakan diantaranya adalah yang pertama teknologi perbaikan permukaan yang meliputi teknologi drainase permukaan, teknologi alas pasir, dan teknologi bahan tambahan yang tipis. Teknologi yang kedua Perpindahan , ketiga Timbunan Imbangan Berat, Teknologi keeempat Pembebanan Perlahan-lahan, Teknologi ke lima dengan Teknik Pemampatan Awal yang meliputi pemberian beban awal external, dan pemberian beban awal internal . Tentunya pemilihan teknologi diatas harus dipertimbangkan terhadap kondisi dan situasi lapangan, mudah dan sulitnya pelaksanaan dan biaya agar tidak terjadi pemborosan. Kata kunci : teknologi perbaikan tanah lunak, daya dukung tanah ABSTRACT Soil is factor important for building upper structure, until necessary there is soil repair if meet soft soil classification is soil settlement if loading. For repairing is untill necessary technologi soil repair for bearing capacity increase., there are five application number one technologi is Upper Repair Technologi, surface drainage technologi, sand mat technologi, sheet material technologi, number two Dispalcement Technologi, number tree Counterweight Fill Technologi, number for Slow Loading Technologi , number five Precompression Technologi. Key words : tehcnologi of repair soft soil, bearing capacity
PENDAHULUAN
antara lain diatas tanah lunak, diatas tanah baru yang didapat dari mengurug laut, diatas tanah yang kurang stabil bila ada getaran. Sebagai konsekwensinya maka tanah-tanah tersebut harus distabilisasi (diperbaiki) dahulu sebelum dipakai sebagai pondasi bangunan diatasanya.
Pada era pembangunan sekarang ini, semakin kebutuhan akan lahan tanah untuk pembangunan terus bertambah, sehingga terpaksa harus dilakukan diatas tanah yang kurang memenuhi syarat, yaitu 10
Selain itu, untuk bangunan embankment dan urugan, seringkali perencana dipaksa untuk menggunakan tanah yang disekitar lokasi proyek, padahal tanah tersebut kurang memenuhi syarat. Hal ini karena tanah urug yang baik sudah menipis, mahal, atau sulit didapatkan secara ekonomis disekitar lokasi tersebut. Jadi tanah yang ada terpaksa distabilisasi dahulu, baru kemudian dapat dipakai sebagai bahan urugan yang memenuhi syarat. Tanah merupakan lapisan yang secara langsung berhubungan dengan konstruksi yang dibangun diatasnya, sehingga tanah tersebut harus cukup kuat untuk menahan tegangan yang terjadi, adapun jenis tanah yang ada dilapangan tentunya bervariasi tergantung dari asal pembentukan tanah tersebut, yang menjadi masalah jika tanah yang akan dipakai adalah tanah lunak maka perlu adanya teknologi perbaikan tanah untuk meningkatkan daya dukungnya. Umumnya lapisan tanah yang disebut lapisan yang lunak adalah lempung (clay) atau lanau (silt) yang mempunyai harga pengujian penetrasi standar N yang lebih kecil dari 4 atau tanah organis seperti gambut yang mempunyai kadar air alamiah yang sangat tinggi. Demikian pula lapisan tanah berpasir yang dalam keadaan lepas mempunyai harga N yang kurang dari 10. Sebagian besar dari lapisan lunak itu telah dibentuk oleh proses alamiah, tebal dan luas dan stratifikasinya sangat tergantung dari corak topografi dan geologi yang membentuk lapisan lunak itu beserta kondisi sekeliling sesudah terjadi formasi itu, kesemuanya ini mengakibatkan keanekaragaman yang kompleks untuk menanganinya. Lapisan tanaha yang lunak umumnya terdiri dari tanah yang sebagian terbesar terditi dari butir-butir yang sangat kecil seperti lempung atau lanau., dalam lapisan ini makin muda umur
akumulasinya, makin tinggi letak muka air tanahnya dan kurang mengalamai pembebanan sehingga sifat mekanisnya buruk tidak mampu memikul beban. Sifat lapisan tanah yang lunak adalah gaya gesernya yang kecil, kemampatan yang besar dan koefisien permeabilitas yang kecil. Jadi bilamana pembebanan konstruksi melampaui daya dukung kritis, maka akan terjadi kerusakan tanah pondasi. Gejala kerusakan tanah pondasi atau penurunan tambahan bukan hanya akan menyebabkan konstruksi itu tidak berfungsi semestinya, melainkan dapat mengakibatkan permukaan tanah di sekeliling konstruksi itu naik atau turun, atau penurunan muka air tanah atau penggenangan air di tempat konstruksi. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada bangunan-bangunan di sekitar konstruksi. Semua kebutuhan diatas memerlukan pengetahuan tentang teknologi perbaikan tanah, tetapi karena suatu metode perbaikan tanah belum tepat untuk jenis tanah ynag lain, diperlukan pemahaman yang cukup tentang teknologi perbaikan tanah yang tersedia dan kesesuaian pengetrapannya. METODE PENELITIAN Metode yang dipakai untuk penelitian ini adalah Metode Deskriptif yang bertujuan untuk mengemukakan masalah dan tindakan pada lapisan tanah yang lunak dengan beberapa teknologi yang ada.. ANALISIS Tujuan dari perbaikan tanah adalah untuk memperbaiki kondisi tanah, kemudian mengambil tindakan yang tepat terhadap masalah-masalah pada pekerjaan yang dilakukan pada lapisan tanah lunak.
11
Prinsip dasar perbaikan tanah lunak adalah memperbaiki karakteristik mekanis tanah. Ada beberapa teknologi yang digunakan untuk memperbaiki tanah lunak, didalam analisis ini penulis akan menjelaskan 5 (lima) yang pertama teknologi perbaikan permukaan yang meliputi teknologi drainase permukaan, teknologi alas pasir, dan teknologi bahan tambahan yang tipis. Teknologi yang kedua Perpindahan, Teknologi ketiga Timbunan Imbangan Berat, Teknologi keeempat Pembebanan Perlahan-lahan, Teknologi ke lima dengan teknik pemampatan awal ( precompresion), Teknologi perbaikan permukaan bertujuan untuk meningkatkan kekuatan tanah di sekitar permukaan tanah dengan menggunakan drainase, bahan lembaran tipis dan bahan-bahan tambahan. Permukaan tanah akan terhindar dari deformasi geser lokal, alat-alat berat dapat bekerja dengan lancar dan beban timbunan akan didistribusikan secara merata ke tanah dasar. Dalam kelompok teknologi jenis ini termasuk antara lain teknlogi drainase permukaan, teknologi alas pasir, teknologi bahan lembaran tipis , teknologi bahan tambahan. Teknologi drainase permukaan, yaitu teknologi penggalian saluran di permukaan tanah sebelum pelaksanaan penimbunan untuk mengalirkan air permukaan dan mengurangi kadar air tanah sehingga meningkatkan alat-alat berat bergerak. Seringkali saluran ini diisi dengan kerikil yang mempunyai permeabilitas yang baik yang dapat berfungsi sebagai drainase parit sehingga pelakssanaan dapat berlangsung dengan lancer di atasnya. Pelaksanaan saluran drainase seperti terlihat gambar 1 harus mempertimbangkan perubahan gradient air tanah yang dapat terjadi oleh penurunan tanah akibat penimbunan sehingga air tidak akan mengalir dari saluran ke dalam
lokasi pembangunan. Dimensi saluran umumnya adalah kira-kira 0,50 m lebar dan 0,5 – 1,0 m dalam dan diisi dengan pasir atau kerikil A
A
Irisan A - A
Gambar 1 Arah aliran air sejajar dengan timbunan Teknologi alas pasir, di atas lapisan tanah lunak dihamparkan pasir secara merata setebal kira-kira 0,5 – 1,2 m yang mempunyai fungsi sebagai drainase bagian atas pada proses konsolidasi lapisan tanah lunak. Biasanya di samping lapisan pasir ini sering dibuatkan drainase vertical, tetapi bilamana lapisan tanah lunak itu tidak tebal, maka kadang-kadang cukup digunakan hamparan lapisan pasir. Pasir yang cocok untuk digunakan sebagai alas pasir ini adalah pasir yang mempunyai fraksi kurang dari 3% melalui ayakan 74μ. Dalam pelaksanaan alas pasir ini tidak boleh dibebani berlebih lebihan oleh alatalat yang digunakan. Bila bahan timbunan yang digunakan itu merupakan jenis tanah lanau yang mempunyai permeabilitas yang sangat kecil, maka harus diusahakan supaya ujung tepi alas pasir yang dihamparkan itu tidak akan tersumbat. Tebal lapisan alat pasir itu harus menjamin kelancaran pekerjaan ala-alat berat, untuk itu dianjurkan agar menggunakan harga standar seperti yang dikemukakan dalam tabel 1.
12
Tabel 1. Tebal standar hamparan pasir Daya dukung permukaan konus (Kg/cm²) 2,0 dan lebih 2,0 – 1,0 1,0 – 0,75 0,75 – 0,5 0,5 dan kurang Mengingat alas pasir dapat mengakibatkan bocoran pada tanggul-tanggul penahan air seperti tanggul sungai, maka alas pasir itu tidak boleh dibuat terlalu tebal atau dibuat dari bahan yang kasar seperti kerikil. Teknologi bahan hamparan yang tipis, teknologi ini menggunakan lembaran atau jaringan kimia yang diletakkan di atas lapisan yang lunak. Penimbunan kemudian dilaksanakan di atas lembaran yang
Tebal hamparan pasir (cm) 50 50 – 80 80 – 100 100 – 120 120 diletakkan ini. Tujuan teknologi ini adalah untuk menjamin lalul-lintas alat-alat berat atau untuk memperbaiki daya dukung tanah pada pondasi lihat gambar 2 Beban tanggul dapat didistribusikan secara merata oleh lembaran ini juga menanggulangi penurunan local, kekuatan regang lembaran dapat memberikan perlawanan aliran horizontal tanah pondasi.
Timbunan
Baha
n ha mpa ran
Gambar 2 Teknologi bahan hamparan
yaitu teknologi yang meningkatkan daya dukung tanah dengan pemampatan tanah atau mengeluarkan air yang terkandung dalam tanah dan teknologi yang mengkonsolidasikan tanah dengan penambahan atau injeksi bahan stabilisasi. Teknologi Perpindahan, lapisan tanah yang lunak diganti dengan bahan tanah yang baik untuk memperbaiki daya dukung tanah pondasi dan mengurangi besarnya penurunan akibat konsolidasi.
Teknologi ini dapat dibagi dalam dua jenis, pertama sesudah penggalian lapisan yang lunak dengan alat berat, bahan tanah yang baik dimasukkan dan dipadatkan lihat gambar 3. dan kedua tanah yang lunak itu didesak dengan beban timbunan tanah yang baik atau didesak dengan ledakan. Pemindahan dengan penggalian dapat dibagi dalam dua jenis yakni penggalian yang mencakup seluruh lebar
13
dasar penimbunan dan penggalian . Bilamanan masalah utama yang dihadapi adalah penurunan akibat konsolidasi, maka lapisan lunak yang terletak di dasar pembangunan itu yang menjadi tujuan penggalian. Dalam menghadapi masalah longsoran maka lapisan lunak di bawah permukaaan lereng yang harus digali. Dalam kedua hal ini, dalamnya penggalian dan besarnyya penuruann harus diperkirakan berdasarkan perhitungan
sebagian lebar dasar penimbunan konvensional dengan mempertimbangkan tetapan kekuatan tanah yang dipindahkan itu. Umunya pemindahan dengan penggalian adalah lebih baik dari pada pemindahan yang didesak. Metode ini hanya cocok diterapkan untuk lapisan lunak yang dangkal, yakni kurang dari 3 meter dan bilamana penimbunan perlu dilaksanakan dalam waktu yang singkat.
Gambar 3 Teknologi perpindahan
Teknologi Timbunan Imbangan Berat, dipergunakan untuk mengimbangi sisi tanggul supaya stabil, bilamana tidak diperoleh factor keamanan yang diperlukan terhadap longsoran selama penimbunan dilaksanakan, dalam gambar 4 dapat dilihat bahwa dengan teknologi ini kemiringan rat-rata lereng timbunan menjadi kecil, sehingga momen penahanan terhadap longsoran untuk lingkaran kritis yang mempunyai factor keamanan terkecil itu meningkat , jadi dengan teknologi ini stabilitas timbunan meningkat, akan tetapi mengingat teknologi ini membutuhkan
pelebaran dasar timbunan, maka kemungkinan besar teknologi inin tidak ekonomis bilamana pembebasan tanah pada lokasi pembangunan itu sulit atau bahan timbunan yang akan digunakan itu mahal. Pada rencana dapat dilihat bahwa efektifitas teknologi ini tidak dapat diragukan untuk mengatasi timbunan yang sangat tidak stabil atau terhadap longsran timbunan yang terus terjadi sementara pelaksanaan timbunan berlangsung atau untuk pekerjaan perbaikan/ pengamanan tanggul. Bilamana teknologi imbangan berat diterapkan sejak permulaan 14
pembuatan rencana, maka biasanya analisa stabilitasnya diadakan secara kontinu. Imbangan berat yang dibutuhkan dari momen penahan yang diperlukan pada lingkaran kritis longsoran, kemudaian ditentukan bentuk penampang melintang timbunan imbangan berat itu. Sebaliknya bilamana teknologi ini diguankan sebagai
indakan darurat artau tindakan perbaikan, maka harus diselidiki letak bidang longsoran yang terjadi. Dalam anaalisa stabilitas, bidang ini diambil sebagai lingkaran kritis, kekuatan tanah pondasi kemudian dihitung untuk menentukan dimensi timbunan imbangn berat.
Gambar 4 Teknologi imbangan berat
Teknologi Pembebanan Perlahanlahan, diterapkan bilamana kekuatan geser tanah pondasin itu tidak besar dan cenderung akan runtuh jika timbunan dilaksanakan dengan cepat. Untuk menghindarikan keruntuhan itu, maka kecepatanm pekerjaan tim bunan harus diperlambat. Ada dua teknologi untuk memperlambat kecepatan pelaksanaan yakni teknologi peningkatan tinggi timbunan secar bertahap dan teknologi peningkatan tinggi timbunan secara kontinu dan berangsur-angsur. Dalam setiap teknologi tanah pondasi itu dikonsolidasi oleh beban timbunan, leh peningkatan kekuatan yang mengikuti kemajuan tahapan konsolidasi, maka
dalam perencanaan tidak diterapkan pendekatan tertentu. Akan tetapi kecepatan pelaksanaan ditentukan dengan mengadakan analisa stabilitas dan penuruan pada setiap tahap pembebanan. Teknologi ini membutuhkan waktu yang cukup lama, tetapi membutuhkan peralatan pembangunandan bahan tertentu. Teknologi ini ekonomis untuk dilaksanakan bilaman tersedia waktu pelaksanaan yang cukup dan umumnya selalu dipilih lebih dahulu sebagai tindakan terhadap lapisan tanah pondasi yang lunak daripada teknologi yang lain atau dikombinasikan dengan teknologi lain. Umunya penurunan yang disebabkan oleh konsolidasi berlangsung lebih cepat 15
bilamana lapisan tanah lunak itu tipis atau bilamana panjang drainasi lapisan tanah lunak itu pendek oleh adanya lapisan pasir yang tipis dalam lapisan itu. Dalam hal sedemikian, maka teknologi pembebanan perlahahn-lahan dapat diterapkan dengan
baik. Untuk mengetahui tingkat konsolidasi, diperlukan suatu pengamatan konsolidasi berdasarkan perubahan besarnya penurunan atau tekanan air pori dengan memasang alat pengukuran penurunan atau pengukur tekanan air pori.
Gambar 5 Perbandingan kecepatan pelaksanaan
Teknologi dengan pemampatan awal bertujuan untuk tanah yang mengalami penurunan yang besar bila dibebani, kemudian hasil dari pemampatan ini dapat menyebabkan peningkatan kekuatan tanah (daya dukung tanah). Karena tanah yang memampat mempunyai struktur susunan partikel yang lebih rapat dan lebih kokoh.
Adapun tujuan memampatkan tersebut adalah : 1. Menghilangkan sama sekali penurunan konsolidasi yang akan terjadi akibat bebabn bangunan tersebut, Penghilangan penurunan konsolidasi ini dilakukan dengan cara membebani tanah dengan beban awal yang lebih besar atau sama dengan bangunan yang 16
direncanakan, beban awal tersebut dapat dihilangkan baru kemudian banguan yang sebenarnya dapat dilaksanakan, dan diberikan sebelum beban sesungguhnya, cara seperti ini juga lebih dikenal dengan cara preloading. 2. Meningkatkan daya dukung dari tanah dasar, pemampatan dapat meningkatkan tahanan geser tanah sehingga tanah semula lunak dan mempunyai daya dukung yang rendah menjadi lebih kuat dan lebih stabil dalam mendukung beban bangunan Teknologi Teknologi pemampatan awal dapat dibagi menjadi 2 (dua) cara utama yaitu : 1. Pemberian beban awal external, beban dapat berupa beban tanah timbunan di atas tanah asli (yang ingin dimampatkan), beban tangki air atau kolom buatan atau beban luar lainnya yang diletakkan diatas tanah aslinya, karena pemberian beban luar tersebut tanah dasar memampat. 2. Pemberian beban awal internal, meliputi : a. Cara pemadatan metode vacuum b. Cara pemadatan dengan menurunkan muka iar tanah c. Cara pemadatan konsolidasi cara elektro osmosis Cara kedua dilakukan bila cara pertma tidak memungkinkan dilaksanakan karena alas an teknis pelaksanaan, karena mahalnya tanah timbunan atau karena alas an lainnya. Kedua cara tersebut diatas pada prinsipnya sama, yaitu memampatkan tanah dengan cara menaikkan tegangan efektif dalam tanah.. Menurunkan muka air tanah dengan pemompaan juga dapat menyebabkan penuruan konsalidasi tanah., dengan syarat tidak ada bangunan disekitarnya, jika ada bangunan maka tidak boleh ikut turun, cara ini dapat
perbaikan tanah cara pemampatan awal ini umumnya cocok untuk tanah-tanah lempung jenuh air yang lunak, tanah-tanah lanau yang mudah mampat, tanah lempung organic. Untuk mempercepat waktu pemampatan awal, dapat digunakan drainase vertical yang memperpendek panjang aliran dari air pori. Jenis Teknologi Pemampatan Awal Metode ini efektif yang relatif tidak mahal untuk memperbaiki tanah yang jelek sebelum konstruksi fasilitas permanen. membahayakan stabilitas bangunan disekitar lokasi proyek. Cara pemberian beban internal mempunyai kelebihan karena tidak didapati stabilitas talud timbunan dan tidak memerlukan bahan timbunan yang sangat banyak. Adapun kelemahan cara ini adalah lebih kompleks dan lebih sulit dilaksanakan daripada cara pemberian beban eksternal. Teori yang mendasari perbaikan tanah dengan pemampatan awal Dalam teori penurunan tanah disebutkan bahwa tanah yang dibebani dengan beban dengan beban preloading pada waktu t dapat dituliskan sebagai berikut :
St = Si + U Sc + Ss Dimana : St = settlement total pada waktu t Si = immediate settlement (settlemet segera karena deformasi elastis tanah)
U = harga rata-rata derajat konsolidasi (pada waktu t) Sc = settlement total tanah akibat konsolidasi Ss = secondary cmpresion settlement akibat pemampatan dari struktur partikel tanah sendiri (setelah waktu t) Sistem pemampatan awal ialah dengan memberikan bahan awal yang berlebih Pf+s sedemikian rupa sehingga pada waktu yang pendek tsr didapatkan penurunan yang sama besarnya dengan total
17
penurunan Sf dari beban rencana Pf sebagaimana terlihat pada 1. Bila pada beban awal Pf+s penurunan Sf terjadi pada waku tsr beban surcharge Ps dapat dibongkar. Kemudian dengan asumsi bahwa tanah sudah termampatkan sampai Sf, beban Pr tidak lagi menyebabkan penurunan tambahan. Makin besar pf+s makin pendek waktu tsr. Cara pemampatan diatas sebetulnya tidak benar-benar menghilangkan seluruh penurunan, karena akibat beban pf+s berubah menjadi pf sebagian lapisan tanah menjadi overconsolidated dan sebagian lagi masih underconsolidated. Sehingga masih ada lagi penurunan tambahan, meskipun pr tetap. Metode yang benar ialah menghentikan preloading pada waktu tm > tsr sedemikian rupa sehingga lapisan tanah sudah hamper semuanya overconsolidated. Pada tanah lempung organic peat, pemampatan tanah sekunder relative cukup besar disbanding dengan pemampatan tanah primer. Untuk jenis tanah ini, waktu preloading harus diperpanjang lagi sampai derajat
Gambar 6. Prinsip pembebanan preloading pada pemampatan tanah dengan beban awal Pf+s > pf
konsolidasi U rata-rata mencapai harga sebagai berikut : S f S scc ( U =)f+s = Sf Dimana : Sscc = besar pemampatan sekunder akibat beban beban pf, pada saat tz dimana derajat konsolidasi minimum dalam tanah sebesar Uz pembebanan preloading dapat dibongkar.
Kesimpulan Ada lima teknologi yang dapat digunakan didalam perbaikan tanah yaitu pertama teknologi perbaikan permukaan yang meliputi eknologi drainase permukaan, teknologi alas pasir, dan teknologi bahan tambahan yang tipis. Teknologi yang kedua Perpindahan, Teknologi ketiga Timbunan Imbangan Berat, Teknologi keempat Pembebanan Perlahan-lahan, Teknologi ke lima dengan teknik pemampatan awal ( precompresion) terdiri dari pemberian beban external dan pemberian beban internal, Tentunya pemilihan teknologi diatas harus 18
dipertimbangkan terhadap kondisi dan situasi lapangan, mudah dan sulitnya pelaksanaan dan biaya agar tidak terjadi pemborosan.
Daftar Pustaka 1. Craig, R. F, Alih Bahasa, Budi Susilo Soepandji, Mekanika Tanah , Jakarta, Erlangga, 1986. 2. Das, Braja M, Alih Bahasa, Noor Endah Mochtar dan Indrasurya B. Mochtar, Mekanika Tanah (Prinsipprinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1, Jakarta, Erlangga, 1988. 3. Mochtar, Indrasurya B, Teknologi Perbaikan Tanah dan Alternatif Perencanaan Pada Tanah Bermasalah, Jirisan Teknik Sipil ITS, Surabaya, 2000 3. Nakazawa, Kazuto, Sosrodarsono, Suyono, Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Jakarta, PT. Pradnya Paramita, 1983. 4. Smith, M. J, Alih Bahasa, Elly Madyayanti, Mekanika Tanah , Jakarta, Erlangga, 1980. 5. Terzaghi, Karl , B. Peck, Ralph,Alih Bahasa, Bagus Witjaksono dan Benny Krisna R , Mekanika Tanah Dalam Praktek Rekayasa Jilid 1, Jakarta, Erlangga, 1987.
19
