Masalah Tanah Ekspansif (Expansive Soil)

Tanah Ekspansif
Minggu, 25 Desember 2014

   Tanah ekspansif adalah tanah atau batuan yang kandungan lempungnya memiliki potensi kembang-susut akibat perubahan kadar air. Tanah ekspansif umumnya diakibatkan oleh perubahan kadar air sehingga menyebabkan perubahan volume tanah. Tanah ekspansif merupakan jenis tanah yang bermasalah dalam suatu proyek konstruksi khusunya untuk pekerjaan timbunan tanah dasar suatu bangunan.  Dengan perubahan volume tanah akibat kadar air yang rendah dapat mengakibatkan penurunan pada bangunan di atasnya (Settlement) terlebih jika penurunannya tidak seragam (Non-uniform Settlement). Penurunan tersebut dapat terjadi  pada masa konstruksi maupun selama operasional bangunan tersebut. Selain penurunan, akibat kadar air yang tinggi dalam tanah dapat pula mengakibatkan tanah mengembang sehingga dapat  menyebabkan bangunan terangkat (Uplift).

   Tanah ekspansif juga sangat berisiko pada konstruksi vertikal seperti dinding penahan tanah (Retaining Wall) dan basement, dimana jika kadar air dalam tanah tinggi maka akan mengurangi kekuatan daya dukung tanah sehingga dapat menyebabkan tekanan tanah lateral/tekanan tanah aktif menjadi tinggi yang berakibat pada keruntuhan bangunan penahan tanah.  

 

Gambar Perkuatan Konstruksi Penahan Tanah Dengan Soil Anchor  Pada Tanah Ekspansif

Tanah ekspansif memiliki karakteristik yang berbeda dengan jenis tanah pada umumnya yaitu:

• Mineral Lempung, Mineral lempung yang menyebabkan perubahan volume umumnya mengandung montmorillonite atau vermiculite, sedangkan illite dan kaolinite dapat bersifat ekspansif bila ukuran partikelnya sangat halus.

• Kimia Tanah,  Meningkatnya konsentrasi kation dan bertambahnya tinggi valensi kation dapat menghambat pengembangan tanah.

• Plastisitas, Tanah dengan indeks plastisitas dan batas cair yang tinggi mempunyai potensi untuk mengembang yang lebih besar.

• Struktur  Tanah,  Tanah lempung yang berflokulasi cenderung bersifat lebih ekspansif dibandingkan denganyang terdispersi.

• Berat Isi Kering, Tanah yang mempunyai berat isi kering yang tinggi menunjukkan jarak antar partikel yang kecil, hal ini berarti gaya tolak yang besar dan potensi pengembangan yang tinggi.

   Penanganan konstruksi jalan di tanah ekspansif pada prinsipnya adalah menjaga agar perubahan kadar air tidak terlalu tinggi atau dengan mengubah sifat tanah lempung ekspansif menjadi tidak ekspansif. Dengan adanya perubahan kadar air yang tidak terlalu tinggi dan perubahan sifat ekspansif tanah pada periode musim hujan dan kemarau, maka tidak terjadi perubahan volume yang berarti.

Gambar Ilustrasi perubahan volume Tanah Akibat Perubahan Kadar Air 

   Metode penanganan tanah ekspansif difokuskan ke dalam dua hal yaitu perencanaan konstruksi jalan baru dan perbaikan konstruksi jalan lama. Usaha penanganan yang paling penting adalah mengupayakan agar tanah lempung tidak menimbulkan kerusakan pada struktur perkerasan jalan. Oleh karena itu penanganan harus dilakukan dengan beberapa altenatif untuk mengetahui sifat tanah lempung yang akan dicegah atau diubah sifatnya.

 

Gambar Contoh Fisik Tanah Ekspansif Pada Saat Kondisi Susut

Gambar Ilustrasi Penurunan Seragam dan Tidak Seragam Akibat Tanah Ekspansif

Berikut beberapa alternatif metode-metode konstruksi di atas tanah ekspansif:

1. Penggantian Material
Metode penggantian material tanah ekspansif pada prinsipnya merupakan penguranagn seluruh atau sebagian tanah ekspansif sampai pada kedalaman tertentu, sehingga fluktuasi kadar air akan terjadi sekitar ketebalan tanah pengganti. Material tanah pengganti harus terdiri dari tanah yang non ekspansif agar tidak menimbulkan masalah kembang-susut tanah lagi dibawah konstruksi jalan. Meksipun demikian masalah akan timbul apabila lapisan tanah yang berpotensi ekspansif sangat tebal, sehingga penggantian tanah seluruhnya menjadi tidak ekonomis. Untuk itu, penentuan kedalaman tanah yang akan diganti perlu dipertimbangkan terhadap besarnya kekuatan mengembang yang berlebih. Berat sendiri timbunan material pengganti harus cukup mampu menahan gaya angkat tanah ekspansif yang berada di bawah material pengganti, sehingga pengembangan atau penyusutan tidak lagi berpengaruh terhadap material di atasnya. Secara teoritis besarnya pengangkatan tanah dapat dihitung dari hasil uji laboratorium, tetapi pengangkatan tanah di lapangan umumnya kurang lebih sepertiga dari estimasi hasil uji laboratorium. Kedalaman tanah ekspansif yang akan diganti minimal setebal 1,0 meter.
 

2. Manajemen air

   Desain drainase merupakan faktor penting yang perlu dipertimbangkan dalam manajemen air pada konstruksi jalan diatas tanah ekspansif. Baik buruknya kinerja perkerasan jalan tergantung kepada kondisi drainase permukaan maupun bawah permukaan. Salah satu faktor yang memicu perubahan volume tanah ekspansif sehingga dapat merusak lapis perkerasan adalah kurang berfungsinya drainase permukaan.Hal ini ditandai dengan terjadinya genangan air pada saluran samping, lunaknya tanah pada saluran dan tumbuhnya tanaman atau pepohonan akibat terendamnya lingkungan sekitar.

Drainase bawah permukaan berfungsi untuk mencegah aliran air bebas dan menurunkan muka air tanah. Aliran air yang menuju ke arah bawah badan jalan akan terhalangi oleh  drainase tersebut, sehingga aliran air akan terputus dan mengalir melalui saluran drainase ke daerah pembunangan air. Dengan tidak masuknya air ke bawah badan jalan, maka pengaruh muka air tanah terhadap lapisan perkerasan akan berkurang, sehingga perubahan kadar air yang besar akan relatif terjaga.
 

3. Stabilisasi

Penggunaan metode stabilisasi tanah ekspansif bertujuan untuk menurunkan nilai indeks plastisitas dan potensi mengembang yaitu dengan mengurangi prosentase butiran halus atau kadar lempungnya antara lain:

– Stabilisasi dengan kapur
– Stabilisasi dengan semen
– Stabilisasi dengan Geo-Membran
– Stabilisasi dengan pembebanan /Praloading
– Stabilitas dengan zat kimia 

Sumber:
Penanganan Tanah Ekspansif Untuk Konstruksi Jalan
Departemen Pekerjaan Umum