Stabilitas Daya Dukung Tanah

Rekayasa Stabilitas Daya Dukung Tanah 
Rabu, 13 April 2016

    Sehubungan dengan perrmasalahan terhadap kestabilan tanah yang sering ditemukan dalam praktik konstruksi di lapangan, maka melalui artikel ini saya hendak memberikan beberapa penjelasan terhadap metode rekayasa untuk meningkatkan kestabilan dan daya dukung tanah (Support of Soil) terhadap bangunan konstruksi yang akan bekerja di atasanya baik untuk bangunan gedung bertingkat, jalan raya, landasan lapangan terbang maupun bangunan sipil lainnya. Pada umumnya jenis tanah yang sering menjadi masalah terhadap daya dukungnya memiliki karakteristik yang buruk seperti tanah jenis lempung/clay soil sampai kelanauan/silty yang mudah mengalami proses expansive/kembang susut terhadap kandungan air, tingkat permeabilitas yang rendah (nonporous) dan daya friction antar butiran yang lemah bahkan jenis tanah yang bersifat mudah mencair/liquefaction soil.

     Kestabilan tanah merupakan syarat yang paling vital dalam suatu perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan konstruksi sipil karena telah diketahui bahwa perilaku suatu massa/beban konstruksi akan disalurkan secara aksial pada kolom yang kemudian diteruskan ke lapisan tanah di bawahnya, Oleh karena itu daya dukung suatu tanah menjadi hal yang harus diperhatikan dan dianalisis oleh para insinyur sipil sebelum pelaksanan di lapangan, mengingat banyaknya kasus yang terjadi akibat lemahnya daya dukung tanah seperti amblasnya jalan raya dan yang paling ditakuti terjadi dalam konstruksi yaitu penurunan yang tidak seragam pada bangunan (Ununiform sattlement).  Hal ini merupakan suatu tantangan bagi para insinyur sipil dalam mengerjakan suatu proyek khususunya ketika menemukan kasus dengan  jenis tanah yang memiliki daya dukung yang lemah. Maka dari itu perlu dilakukan suatu rekayasa/engineering dalam meningkatkan daya dukung tanah sebagaimana yang distandarkan. Adapun beberapa bentuk rekayasa getoteknik yang lazim diaplikasikan untuk meningkatkan daya dukung suatu tanah antara lain: 

1. Compaction/Pemadatan,  pemadatan merupakan proses mekanis yang sering diaplikasikan dalam proses pemadatan suatu tanah dasar/subgrade soil dan tanah timbunan /Embankment pada suatu proyek konstruksi baik jalan, gedung, bendungan dan bangunan sipil lainnya. Tujuan dari pemadatan pada umumnya untuk mereduksi rongga udara di dalam butiran tanah atau dengan kata lain memperkecil nilai porositas udara di dalam tanah agar semakin padat/compact. Jenis pemadatan yang sering digunakan antara lain jenis pemadat halus/smooth vibro soil roller dan sheep footing vibro soil roller. Smooth vibro soil roller lebih cocok digunakan untuk jenis tanah bergranular/berbutir kasar seperti kerikil dan pasir sedangkan sheep vibro soil lebih cocok untuk jenis tanah berbutir halus/cohesive seperti tanah jenis lempung dan lanau. 

  

2. Dynamic Compaction/Pemadatan Gravitasi Massa,  pemadatan jenis ini pada prinsipnya sama dengan pemdaatan roller tetapi pada pemadatan ini lebih memanfaatkan energi massa gravitasi bumi. Prinsip kerja pada Dynamic Compaction yaitu dengan menjatuhkan lempengan baja berat berbentuk lingkaran dengan bantuan mesin crawler crane pada elevasi tertentu yang kemudian memberikan efek pemadatan pada suatu tanah dengan ketebalan yang direncana untuk pemadatan. Pada umumnya metode ini cocok digunakan pada proyek timbunan reklamasi/reclamation embankment untuk memberikan pemadatan secara merata.

 

3. Vibrofloat, metode ini digunakan pada jenis lapisan tanah yang memiliki daya ikat antar butiran yang lemah dan berpasir sehingga diperluhkan suatu teknik untuk meningkatkan gradasi agar lebih heterogen dan meningkatkan kekuatan daya ikat antar butiran tanah guna mencegah terjadinya proses likuifaksi tanah berpasir. Metode ini pada prinsipnya menggunakan media getar/vibro tabung yang diturunkan ke dalam lubang/core di dalam lapisan tanah yang telah dilubangi dan kemudian dilakukan proses penggetaran mekanis agar memberikan tingkat gradasi yang lebih heterogen sehingga dapat meningkatkan perkuatan daya dukung tanah. 

 

4. Prefabricated Vertical Drain (PVD),  metode PVD digunakan untuk mempercepat proses konsolidasi yang akan terjadi pada lapisan tanah khususnya pada tanah timbunan yang besar seperti proyek reklamasi. Prinsip kerja PVD yaitu mempercepat proses konsolidasi (Acceleration Consolidated) dengan mereduksi nilai poritas air/kandungan air di dalam lapisan tanah dengan kata lain mempercepat pengeluaran kandungan air yang masih terperangkap di dalam pori butiran tanah. Metode PVD pada aplikasinya dilakukan dengan menginjeksi lembaran penyerap air yang bersifat kapiler ke dalam tanah sesuai dengan kedalaman, jarak dan jumlah titik yang telah direncanakan. Kemudian dilanjutkan dengan timbunan lapisan pasir dan timbunan tanah di atas titik-titik PVD yang telah terpasang. Tujuan akhir dari proses PVD yaitu untuk menghindari terjadinya penurunan yang diakibatkan oleh proses konsolidasi yang berlangsung dalam durasi waktu yang cukup lama dan juga  mencegah terjadinya penururnan yang tidak seragam (Ununiform Sattlement).  

 

 

5. Dewatering Process, metode ini digunakan untuk memperbaiki dan mengontrol jumlah air di dalam lapisan tanah galian yaitu dengan rekayasa pemompaan air keluar dari areal pekerjaan galian seperti pekerjaan basement gedung, terowongan dsb. Proses dewatering dapat dikelompokan menjadi 3 jenis, yang pertama sistem Open Pumping yaitu dengan menguras air dengan menggunakan mesin pompa secara langsung pada area galian yang mengalami keadaan jenuh air yang tinggi kemudian dialirkan ke saluran pembuangan/draianse, kedua  yaitu sistem Pre Drainage yaitu metode dewatering dengan melakukan proses pengurasan air dengan sistem pompa melalui beberapa tahap elevasi galian, umumnya sistem ini digunakan jika elevasi galian cukup dalam sehingga diperluhkan proses dewatering yang dilakukan secara bertahap dalam menurunkan elevasi permukaan air tanah sampai elevasi yang direncanakan dan yang ketiga yaitu sistem Cut-Off, yaitu sistem dewatering dengan mengcover keliling area galian dengan menggunakan jenis konstruksi dinding penahan tanah seperti sheet pile, diaprahgm wall, contingous pile dsb guna memotong jalur aliran muka air tanah ke area galian yang dikerjakan, namun pada beberapa kasus jika terjadi proses piping air pada area galian maka  dapat dilakukan kombinasi dengan sistem open pumping. Oleh karena itu proses dewatering juga mendukung terhadap kestabilan dan daya dukung tanah konstruksi dalam hal ini dapat mereduksi dan mengurangi terjadinya kondisi jenuh air pada areal galian konstruksi. 

 

 

6. Substitution Soil, metode ini diaplikasikan jika jenis tanah bersifat buruk dan tidak memiliki daya  dukung yang direncanakan misalnya tanah jenis gambut/peak yang memiliki kandungan organik yang tinggi dan lumpur, oleh karena kondisi demikian maka sistem substitusi tanah dengan tanah yang memiliki daya dukung yang lebih baik dapat dilakukan. Hal ini merupakan suatu masalah yang biasa ditemukan dalam proses perencanaan dan pelaksanaan pada proyek di lapangan khususnya pada daerah yang memiliki kondisi jenis tanah yang kurang baik.

7. Pile Support Soil,  metode ini dapat pula diaplikasikan pada jenis tanah yang memiliki daya dukung yang kurang baik/tanah lembek terhadap beban yang akan bekerja di atsanya seperti konstruksi jalan raya maupun landasan pacu/run way. Metode ini pada prinsipnya dapat memberikan daya dukung kelompok pada lapisan tanah terhadap beban yang akan bekerja di atasnya dengan sistem pipa yang di cor di dalam tanah pada kedalaman,  jarak dan jumlah yang ditentukan berdasarkan rencana yang telah dianalisis. Umumnya dapat berupa pipa beton/sumuran yang di cor ke dalam lapisan tanah. Salah satu jenis konstruksi ini yang terkenal di Indonesia yaitu  "Konstruksi Cakar Ayam" yang telah ditemukan pertama kali oleh Prof Dr Ir Sedijatmo tahun 1961. 

8. Getotextile, metode ini sudah mulai banyak digunakan khusunya pada poryek konstruksi jalan raya, kereta api/railway dan perkuatan tebing guna memberikan peningkatan terhadap kapasitas daya dukung tanah. Prinsip kerja dari aplikasi geotextile yaitu dengan bahan yang bersifat polimer elastis dapat memberikan daya dukung dan kepadatan terhadap lapisan tanah saat beban bekerja di atasnya, geotextile juga pada prinsipnya dapat meningkatkan daya ikat antar butiran tanah dan dapat mencegah terjadinya penurunan yang tidak seragam serta terjadinya piping pada konstruksi jalan maupun timbuanan/embankment. Sekarang ini jenis dan modifikasi dari geotextile telah banyak di pasaran berdasarkan fungsinya masing-masing.

8. Chemical, Asphalt, Cement dan CaCO3/Limestone, metode yang terakhir ini bersifat non mekanis yaitu berupa rekayasa dengan campuran beberapa zat Admixture dan Addictive  ke dalam lapisan tanah seperti dengan menggunakan campuran bahan kimia tertentu, aspal, semen dan zat kapur ke dalam lapisan tanah guna memberikan daya dukung yang signifikan terhadap beban yang akan bekerja di atasnya. Sekarang ini kemajuan teknologi material perkuatan tanah semakin berkembang dan tidak sedikit pula yang sudah mematenkan produk-produk perkuatan tanah di pasaran. Prinsip kerjanya berupa proses reaksi mengikat terhadap butiran tanah yang distabilkan dengan beberapa teknik pelaksanaan seperti dengan metode semprot/prayer, injection, mix/harrow dsb. kemudian dilanjutkan dengan sistem pemadatan guna memberikan efek yang lebih padat dan merata.

 

 

      Dari semua metode rekayasa stabilitas perkuatan daya dukung tanah yang telah dipaparkan tentunya memiliki tujuan yang sama yaitu agar tanah sebagai landasan suatu konstruksi dapat menerima beban yang akan bekerja tanpa menimbulkan kerusakan dan dampak yang buruk selama umur pelayanannya. Oleh karena itu bagi para insinyur sipil dan geoteknik harus lebih memperhitungkan dan menganalisis secara baik karakteristik, sifat dan kestabilan tanah selama proses perencanaan sampai pelaksanaannya di lapangan. Demikian paparan saya pada artikel kali ini. Terima Kasih. Semoga informasi ini bermanfaat.


By: Dr. Ir. James Thoengsal, M.T., IPM.