PEMETAAN RESISTIVITAS TANAH UNTUK MEMPREDIKSIKAN KERUSAKAN KONSTRUKSI

1130: Miftahul Iman & Pramudiyanto

MT-113

PEMETAAN RESISTIVITAS TANAH UNTUK MEMPREDIKSIKAN KERUSAKAN KONSTRUKSI Miftahul Iman 1) dan Pramudiyanto 2)

ABSTRAK Tarakan sebagai salah satu pulau yang berada di perbatasan NKRI sekaligus portal perdagangan dan pertambangan belum memiliki kecukupan database kondisi tanah. Sebaran infrastruktur seolah terpola sesuai perencanaan tetapi, lemahnya investigasi tanah yang dilakukan mengakibatkan banyaknya kerusakan yang ditemukan di awal pemanfaatan konstruksi. Riset ini bertujuan untuk memetakan tahanan jenis tanah (resistivity) dengan mengembangkan dua metode yaitu Weiner Methode dan Random Sampling Methode di tiga lokasi berturut-turut; lokasi pertambangan, pemukiman dan perniagaan di Kota Tarakan. Riset ini dilengkapi dengan pengujian laboratorium baik fisik maupun kimia dan dilakukan pengukuran keasaman tanah dan air untuk melihat tingkat korosifitas lingkungan tersebut. Selain itu dilakukan Rapid Visual Screen (RVS) sederhana terhadap beberapa infrastruktur guna mengevaluasi kerusakan yang diduga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan setempat. Hasil penelitian menunjukkan rerata sebaran titik resistivity setiap lokasi: 345,86 cm dari 49 titik pengukuran; 302,20 cm dari 41 titik pengukuran dengan 15 titik yang terbaca; 234,6 cm dari 50 titik pengukuran dengan 23 titik yang terbaca. Kendala penjangkauan lokasi dan banyaknya jaringan pipa yang terbenam serta keterbatasan alat mengakibatkan pemetaan tidak dapat dilakukan secara maksimal. Sekalipun beberapa titik alternatif telah diupayakan namun kondisi geologis tanah yang mengandung deposit batu bara juga turut mempengaruhi tingkat kemampuan pembacaan alat. Tingkat keasaman tanah dan uji laboratorium menunjukkan tanah memiliki keasaman rerata yang cukup tinggi yaitu pH 4,98 dengan kandungan kimia berturut-turut dalam satuan mg/kg 20.188,969 dan 7118, 306 Chlorida (Cl), 1.389,607 dan 28.609,490 Besi (Fe), 1.615,117 dan 3.660,842 Natrium (Na) dan 61,216 dan 298,748 Magnesium (Mg) berturut-turut untuk daerah Perumahan PNS Juwata dan lokasi Wash Tank F11 PT. Pertamina Tarakan. Hasil investigasi RVS juga menunjukkan beberapa kerusakan-kerusakan yang diduga diakibatkan oleh korosi yang terjadi pada beberapa tulangan meskipun secara signifikan belum menampakkan kondisi yang ekstrim. Kata Kunci: Resistivitas, korosi, tanah, RVS

I.

PENDAHULUAN

Tarakan sebagai salah satu pulau yang berada di perbatasan NKRI sekaligus portal perdagangan dan pertambangan belum memiliki kecukupan database kondisi tanah. Sebaran infrastruktur seolah terpola sesuai perencanaan tetapi, lemahnya investigasi tanah yang dilakukan mengakibatkan banyaknya kerusakan yang ditemukan di awal pemanfaatan konstruksi. Secara umum riset ini bertujuan untuk melakukan identifikasi sifat fisik, kimia dan listrik tanah guna melakukan evaluasi dan memprediksi kerusakan konstruksi yang berada di atasnya dengan mencoba memetakan faktorfaktor pendukung kerusakan struktur ditinjau dari lingkungan di mana struktur tersebut berada. Salah satu fokus yang ingin dicapai pada riset ini adalah memperoleh peta resistivitas tanah pada suatu kawasan tertentu dengan kategori kawasan ditentukan berturut-turut adalah: kawasan eksplorasi minyak bumi, kawasan perumahan dan kawasan perbelanjaan (pusat bisnis). Terdapat pengaruh sifat-sifat kimia terhadap pengukuran kepadatan tanah melalui

konduktifitas listrik pada penyelidikan tanah. Bentuk partikel tanah, kadar air dan kehadiran sifat-sifat kimia akan mempengaruhi konduktifitas listrik tanah. Kehadiran zat-zat organik dan material-material buangan pada tanah akan mempengaruhi sifat-sifat kepadatan tanah[1]. Persoalannya adalah bagaimana caranya menyajikan data tanah yang komprehensif dengan melibatkan sifat-sifat properties fisik, kimia dan listrik tanah dan mampu menampilkan hasil evaluasi infrastruktur yang berada di atasnya. Riset ini mencoba untuk memetakan titik-titik pengukuran resistivitas tanah di beberapa kawasan yang dianggap mewakili wilayah aktivitas masyarakat kota Tarakan pada umumnya. Selanjutnya, berdasarkan hasil uji geser langsung pada sampel tanah di lokasi tersebut akan diperoleh parameter kohesi dan sudut geser sehingga dapat ditentukan jenis tanahnya secara fisik. Pendekatan kimiawi juga dilakukan dengan menguji kandungan unsur-unsur kimia yang terdapat dalam tanah tersebut. Sebagai langkah pendekatan pemecahan masalah terakhir adalah mencoba mengevaluasi beberapa infrastruktur yang berada di atasnya.

1130: Miftahul Iman & Pramudiyanto

MT-114

II.

METODOLOGI

Secara umum, metode yang digunakan dalam riset ini adalah metode pengukuran langsung, identifikasi dan evaluasi permasalahan, serta analisa dan interpretasi data primer dan data sekunder yang ada sebagai bagian dari kajian terhadap pengaruh lingkungan tanah terhadap kerusakan konstruksi. Riset ini pada akhirnya akan memberikan data base berupa peta resistivitas tanah untuk masing-masing lokasi penelitian berturut-turut adalah kawasan Wash Tank F11 PT. Pertamina, Kawasan Perumahan PNS Juwata, dan Kawasan bisnis (Gusher dan sekitarnya) Tarakan. Selanjutnya memberikan beberapa database dari sampel tanah yang diperoleh dari beberapa titik di lokasi tersebut yang berhubungan sifat fisik dan kimia serta hasil identifikasi dan evaluasi jenis kerusakan konstruksi yang dijumpai di lokasi penelitian tersebut berdasarkan Rapid Visual Screening yang sangat sederhana dengan penekanan pada investigasi retak dan kerusakan akibat korosi. penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu: 1. Penyelidikan tanah 2. Identifikasi dan evaluasi kerusakan konstruksi 3. Analisa dan interpretasi data Penyelidikan sifat fisik tanah dilakukan dengan metode pengujian laboratorium yang menggunakan jasa laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Negeri Yogyakarta. Sampel tanah diperoleh dari dua lokasi penelitian yaitu berturut-turut adalah kawasan Wash Tank F11 Pertamina dan kawasan Perumahan PNS Juwata Tarakan. Penentuan sampel tanah dilakukan berdasarkan jumlah titik boring sebanyak tujuh titik pada kedalaman  3,00 m di mana jenis sampel tanah yang diperoleh adalah jenis sampel tidak terganggu (undisturbed sample) dan dilakukan secara manual bor tangan (Hand bore). Variabel yang dalam hal ini adalah parameter-parameter tanah yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah dibedakan menjadi dua yaitu variabel fisik dan variabel kekuatan sebagaimana yang disajikan dalam tabel 1. Pengujian tingkat keasaman tanah menggunakan metode pengukuran keasaman tanah secara langsung untuk mendapatkan tingkat keasaman tanah pada setiap titik-titik pengukuran resistivitas yang dilakukan. Metode pengujian untuk sifat kimiawi tanah dilakukan dengan menggunakan metode In House Methode. Pengujian sifat kimia tanah dilaksanakan oleh Balai Besar Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit Yogyakarta untuk sampel tanah yang diperoleh dari Kawasan Perumahan PNS Juwata Tarakan disebut sebagai 9875 P dan sampel tanah yang diperoleh dari kawasan Wash Tank F11 Pertamina Tarakan disebut sebagai 9876P. Tahapan penyelidikan resistivitas tanah dikelompokkan menjadi dua kegiatan utama yaitu:

1. 2.

Pengukuran resistivitas tanah Pemetaan resistivitas tanah Tabel 1. Variabel Sifat Fisik Tanah Variabel fisik

Variabel kekuatan

Parameter

Notasi (satuan)

Parameter

Notasi (satuan)

Kadar air

w (%)

Bulk density

BD (gr/cm3)

Spesific gravity

G

Dry density

DD (gr/cm3)

Batas cair

LL (%)

Sudut geser

 (derajat)

Batas plastis

PL (%)

Kohesi

c (kg/cm2)

Indeks Plastis

IP (%)

Deskripsi tanah

Pengukuran resistivitas tanah menggunakan Weiner methode dan pole-dipole methode yang mana masing-masing kawasan disesuaikan dengan kondisi dan tingkat kesulitan medan[2]. Penentuan sampel dilakukan dengan memilih salah satu infrastruktur yang berada pada lokasi pengukuran resistivitas tanah. Sampel adalah infrastruktur yang telah lama berdiri atau mengalami kerusakan atau diduga terdapat pengaruh korosifitas lingkungan. Variabel yang ingin diketahui dalam tahapan ini adalah korosifitas dan kondisi retak yang dialami oleh infra struktur tersebut. Masing-masing elemen struktur seperti kolom, balok dan pelat akan dilakukan investigasi terhadap dampak korosifitas dan keberadaan retak.

III.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Secara umum riset ini memberikan informasi data tentang: 1. Sifat fisik dan kimia tanah 2. Peta resistivitas tanah 3. Kerusakan konstruksi yang berada di lokasi penelitian. Hasil laboratorium untuk sifat fisik tanah berturut-turut disajikan dalam tabel berikut ini: Berdasarkan tabel tersebut secara umum dapat dikatakan bahwa tanah di sekitar kawasan wash tank F11 merupakan jenis tanah pasir halus yang berlanau dan berbau minyak. Nilai spesific gravity rata-rata diperoleh sebesar 2,5 dengan nilai sudut geser rata-rata () adalah 42,50 dengan kohesi yang sangat kecil sekitar 0,05 kg/cm2 yang menunjukkan

1130: Miftahul Iman & Pramudiyanto

MT-115

jenis tanah pasir. Selanjutnya sifat-sifat fisik tanah untuk kawasan perumahan PNS Juwata dapat dilihat pada Tabel 3 Tabel 2. Data sifat fisik tanah sekitar wash tank F11 Pertamina Phisical Parameter Strength Parameter Moisture Specific Liquid Plastic Index Bulk Dry cohesion Test Depth (m) Content Gravity, Limit, LL Limit, PL Plasticity Density Density φº ,c Soil Descreption Point No. w (%) G (%) (%) , IP (%) (g/cm3) (g/cm3) (kg/cm2) TB-01, -2.00 - -2.40 utara

29,5

2,56

NP

NP, Non Plastis

NP

1,94

1,50

47,0

0,003

Pasir halus berLanau, berhumus, abuabu (SM)

TB-02, -2.60 - -3.00 Barat

47,4

2,50

NP

NP, Non Plastis

NP

1,69

1,15

48,4

0,006

Pasir halus berLanau, berhumus, hitam keabuan (SM)

TB-03, -0.60 - -1.00 Selatan

16,8

2,47

NP

NP, Non Plastis

NP

1,93

1,65

51,6

0,00

Pasir halus berLanau , abuabu hitam (SM), berbau minyak

TB-04, -2.60 - -3.00 Timur

18,5

2,61

NP

NP, Non Plastis

NP

1,94

1,64

22,9

0,21

Pasir halus berLanau, abuabu kekuningan (SM)

Seperti halnya dengan sifat fisik tanah disekitar wash tank maka tanah di sekitar perumahan PNS Juwata Tarakan juga merupakan jenis tanah pasir halus yang berlanau, namun beberapa titik juga ditemukan jenis tanah gambut dan urugan dan berbau minyak. Nilai spesific gravity ratarata 2,3 dengan nilai sudut geser rata-rata () adalah 33,920 dengan kohesi yang sangat kecil sekitar 0,16 kg/cm2 yang juuga menunjukkan jenis tanah pasir. Tabel 3. Data sifat fisik tanah sekitar Perumahan PNS Juwata Phisical Parameter Strength Parameter Moisture Specific Liquid Plastic Index Bulk Dry cohesion, Test Depth (m) Content Gravity, Limit, LL Limit, PL Plasticity Density Density c φº Point No. w (%) G (%) (%) , IP (%) (g/cm3) (g/cm3) (kg/cm2)

natrium sebagai satu senyawa mineral garam mengindikasikan bahwa tanah tersebut memiliki tingkat korosifitas yang tinggi. Banyaknya kandungan besi (Fe) pada tanah di kawasan wash tank F11 diduga merupakan kontaminasi jaringan pipa minyak bawah tanah sejak jaman pemerintahan kolonial Belanda dan atau juga memang kawasan tersebut memiliki kandungan besi (Fe) yang sangat tinggi. Tabel 4. Unsur-unsur kimia tanah

No

Parameter

1 2 3 4 5

Besi (Fe) Chlorida (Cl) Natrium (Na) Magnesium (Mg) Sulfur (S)

Unsur Kimia (mg/Kg) Wash Tank F11 Perumahan PNS Juwata 28.609,49 1.389,61 7.118,31 20.188,97 3.660,84 1.615,12 298,75 61,22 tak terdeteksi tak terdeteksi

Sebagai tujuan utama riset ini maka tinjauan sifat-sifat listrik tanah dalam hal ini adalah pengukuran resistivitas dengan mengambil tiga lokasi berturut-turut sebagaimana yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini:

Perumahan PNS Juwata

Wash Tank F11 Pertamina

Soil Descreption

NP

1,90

1,56

51,1

0,00

SM, Pasir ber-Lanau, hitam kecoklatan, berbau minyak

Blok-A

-1,20

21,7

2,51

NP

NP, Non Plastis

Blok-B

-0,60

21,5

2,48

25,2

18,9

6,3

2,09

1,72

22,4

0,45

Urugan : SM, Pasir halus ber-Lanau , putih

Blok-B

-2,50

355

1,25

NP

NP, Non Plastis

NP

1,12

0,25

32,3

0,04

Peat (Pt), Tanah Gambut (serpih tumbuhan), hitam kecoklatan

Blok-C

-1,20

34,3

2,47

NP

NP, Non Plastis

NP

1,80

1,34

37,8

0,11

SM, Pasir halus ber-Lanau, bergambut, coklat keabuan

Blok-C

-3,20

30,9

2,44

NP

NP, Non Plastis

NP

1,89

1,45

26,0

0,18

SM, Pasir halus ber-Lanau, bergambut, abuabu kehitaman kekuningan

Hasil pengujian kimia dengan menggunakan metode in House untuk kedua lokasi penelitian tersebut adalah ditemukan kandungan unsur-unsur kimia seperti yang disajikan dalam tabel 4. Dari kedua sampel tanah yang diberikan menunjukkan chlorida (Cl) dan besi (Fe) memeanikan peranan yang signifikan dalam komposisi kimia tanah. Unsur Chlorida yang begitu tinggi terlebih lagi terdapat dalam komposisi

CBD PT Gusher

Gambar 1. Peta Tarakan dan Lokasi Survey Resistivitas Tanah Gambar 1 menunjukkan lokasi pengukuran resistivitas tanah yang mana ketiga lokasi di pilih sebagai perwakilan dari tipologi perumahan, kegiatan industri dan pertambangan, dan pusat perniagaan. Kesulitan untuk melakukan pengukuran resistivitas masing-masing lokasi berbeda-beda untuk itu maka dicoba diberikan pola sebaran titik-titik ukur resistivitas yang berbeda-beda sebagai berikut:

1130: Miftahul Iman & Pramudiyanto

MT-116

374750 mY

374750 mY

BLOK A 374500 mY

374500 mY

BLOK D

BLOK E 374250 mY

374250 mY

BLOK C

374000 mY

374000 mY

BLOK B

373750 mY

373750 mY

U

RENCANA PEMBAGIAN BLOK

Gambar 4. Rencana Sebaran Titik Resistivitas Tanah Perumahan PNS Gambar 2. Rencana Sebaran Titik Resistivitas Tanah Wash Tank F11 Berdasarkan pola sebaran pada Gambar 2 maka diperoleh pola resistivitas tanah yang terbentuk sebagai berikut:

Gambar 3. Titik Resistivitas Tanah Wash Tank F11 Jumlah titik yang dapat terukur adalah 49 titik dari 51 titik rencana. Rerata nilai resistivitas yang dihasilkan adalah 345,86 cm. Pengukuran resistivitas tanah di kawasan ini tidak begitu banyak dilakukan dikarenakan pertimbangan kekhawatiran akan terganggunya sistem operasi produksi minyak yang menggunakan instrumen bertenaga listrik. Meskipun demikian nilai tersebut menunjukkan bahwa tanah tersebut memiliki nilai korosi yang tinggi[3]. Begitu juga halnya di kawasan perumahan PNS juwata Tarakan dengan rencana sebaran titik ukur sebagai berikut:

Berdasarkan titik-titik rencana ukur yang telah di plot maka dilakukan proses konturisasi dengan hasil menunjukkan sedikitnya jumlah titik yang dapat terbaca. Hal ini disebabkan oleh: 1. Jenis tanah urugan 2. Kemampuan bacaan alat 3. Kondisi medan 4. Di duga adanya deposit batu bara 5. Metode pengukuran

Gambar 5. Kontur Resistivitas Tanah Perumahan PNS Juwata Meskipun dengan jumlah titik yang sangat terbatas dapat dioptimalkan untuk dibuatkan peta kontur resistivitas sebagaimana yang ditunjukkan oleh Gambar 5. Seperti yang telah diketahui berdasarkan uji fisik terdapat jenis tanah urugan yang tentu saja menyebabkan gangguan terhadap pembacaan dan kesulitan penjangkauan lokasi yang disebabkan oleh belum terbukanya lahan tersebut secara keseluruhan. Meskipun demikian nilai resistivitas sebesar 302,20 cm cukup menjelaskan bahwa daerah ini juga terindikasi memiliki tingkat korosi yang sangat tinggi. Lokasi selanjutnya adalah pusat perbelanjaan Kota Tarakan dengan rencana pola sebaran titik ukur sebagai berikut:

1130: Miftahul Iman & Pramudiyanto

MT-117 korosi seragam dan beberapa retak yang diduga sebaga bentuk dari stress corrosion cracking sebagaimana yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini:

Gambar 6. Rencana Titik Ukur Resistivitas Pusat Perbelanjaan Sebanyak mungkin titik pengukuran telah dicoba dilakukan sebagaimana yang ditunjukkan oleh Gambar 6 namun lokasi medan dengan tingkat kepadatan hunian dan ruas jalan yang telah diberi perkerasan maka diperoleh kontur resistivitas tanah untuk kawasan tersebut adalah sebagai Gambar 7. Resistivitas tanah rerata yang ditunjukkan untuk daerah ini adalah 234,6 cm dan angka ini adalah nilai resistivitas paling rendah di atara dua pengukuran sebelumnya sekaligus menunjukkan tingkat korosifitas yang tinggi (severe). Hal ini dapat juga dipengaruhi oleh faktor kedekatan jarak terhadap laut (kurang dari 5 km) sehingga sangat memungkinkan adanya interusi air laut. Hasil evaluasi beberapa infrastruktur sebagai sampel yang berada pada masing-masing lokasi penelitian menunjukkan adanya indikasi kerusakan konstruksi akibat pengaruh korosi.

Gambar 8. Investigasi Wash Tank F11 Sedangkan untuk daerah kawasan perumahan PNS Juwata Tarakan yang baru dibangun di awal tahun 2011 dan salah sebuah mall yang berdiri sejak tahun 2005 akhira di pusat perbelanjaan belum terlihat banyak kerusakan struktur. Meskipun demikian beberapa balok sloof di kawasan perumahan PNS juwata berpotensi untuk terindikasi mengalami korosi sebagai mana yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini:

Gambar 9. Investigasi Perumahan PNS Juwata Tarakan Dengan hasil pengukuran half cell adalah sebagai berikut: Tabel 4. Data pengukuran half cell pada balok sloof 20 2.20 220 2.25

Gambar 7. Kontur Resistivitas Tanah Pusat Perbelanjaan Meskipun tidak dipastikan data fisik, kimia dan resistivitas menunjukkan bahwa daerah tersebut memiliki tingkat korosifitas yang tinggi. Sebagai contoh adalah struktur wash tank F11 yang telah mengalami post buckling yang penyebabnya secara historis masih simpang siur, namun dari beberapa investigasi sederhana terlihat adanya

40 2.80 240 2.29

60 2.08 260 1.10

80 3.05 280 1.34

100 2.08 300 1.43

120 2.20 320 1.40

140 2.50 340 2.43

160 3.02 360 1.57

180 1.88 380 1.23

200 2.51 400 1.21

Beberapa retak juga terdapat pada elemen struktur lantai parkir (basemen) Mall yang rata-rata memiliki lebar retak sekitar 0,02 mm yang diidentifikasikan sebagai pola retak rambut.

IV.

KESIMPULAN

Secara umum berdasarkan tiga lokasi penilitian di Kota Tarakan menunjukkan tingkat korosifitas tanah yang tinggi

MT-118 mempertimbangkan beberapa titik resistivitas tanah, kandungan mineral tanah dan evaluasi infrastruktur yang ada sehingga mempertimbangkan durabilitas infrastruktur perlu dilakukan perencanaan yang lebih memperhatikan agresifitas lingkungan dalam hal ini adalah serangan korosi. Lebih detail dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Tingkat resistivitas tanah di tiga lokasi menunjukkan nilai kurang dari 500 cm yang berarti dikategorikan sebagai lokasi dengan tingkat korosifitas yang tinggi (severe) berturut-turut 345,86 cm; 302,20 cm; dan 234,6 cm. 2. Unsur kimia tanah yang diteliti mengandung unsur Chlorida yang cukup besar berkisar 20,188.94 mg/kg sebagai unsur aktif pemicu korosi. 3. Kondisi fisik tanah umumnya adalah jenis tanah pasir berlanau yang perlu medapat perhatian terutama pertimbangan stabilitas. 4. Meskipun belum dapat dipastikan secara total beberapa infrastruktur yang berada di kawasan tersebut terindikasi serangan korosi.

DAFTAR PUSTAKA [1] Chik, Z., Islam, T., (2011), Study of Chemical Effects on Soil Compaction Characterizations Through Electrical Conductivity, International Journal of Electrochemical Science, 6 (2011) 6733 – 6740, Malaysia [2] Mesbah, MA., (1998), A Study on Sea Water Effects by Using Geoelectric Resistivity Mapping at El Adabiya, Gulf of Suez, Department of Geological Engineering; Faculty of Pet. and Min. Eng., Suez [3] Mansour,I.A., (2010), A comparative study of soil corrosivity of the university, Saudi Arabia

1130: Miftahul Iman & Pramudiyanto