dasar-dasar teknik perbaikan tanah - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia...

162
Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| i

Upload: phamdan

Post on 06-Mar-2019

238 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| i

Page 2: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

ii|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Page 3: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| iii

DASAR-DASAR TEKNIK

PERBAIKAN TANAH

Disusun Oleh :

Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc.

Semua konstruksi dan bangunan Teknik Sipil pasti berdiri diatas tanah, tanah

merupakan material yang sangat mempengaruhikinerja konstruksi bangunan

sipil. Perbaikan tanah merupakan usaha meningkatkan kapasita tanah yang

rendah/lemah, karena tanah yang berada pada suatu daerah selalu memiliki

karaktersitik yang berbeda dengan tanah di daerah yang lainnya.

Page 4: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

iv|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH

Penulis : Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc.

Editor : Mas’ud Muhammadiah | Muliati

Diterbitkan Oleh : Pustaka AQ Imprint YLJK2 Indonesia Nyutran MG II/14020 Yogyakarta ISBN : 978-602-0938-48-6

Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak buku ini sebagian atau seluruhnya, dalam bentukdan dengan cara apapun juga, baik secara mekanis maupun elektronis,termasuk fotocopy, scan, rekaman, dan lain-lain tanpa izin tertulis dari penulis.

Cetakan Pertama, Oktober 2017

xvi+144, 21cm

Sanksi pelanggaran pasal 44, Undang-undang No. 7 Tahun 1987 tentang Perubahan atas Undang-undag No.6 Tahun 1982 tentang hak cipta.

1. Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak mengumumkan atau memperbanyak suatu ciptaan atau memberi izin untuk itu dipidana dengan pidana penjara paling lama 7 tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 100.000.000,- (seratus juta rupiah).

2. Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta sebagaimana dimaksud dalam ayat 1 (satu), dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 50.000.000 (lima puluh juta rupiah).

Page 5: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| v

PRAKATA

“Dia-lah Allah, yang menjadikan segala yang ada di bumi untuk kamu dan Dia berkehendak (menciptakan) langit, lalu dijadikan-Nya tujuh

langit. dan Dia Maha mengetahui segala sesuatu.” (al-Baqarah: 29)

Sang Khalik telah mempercayakan kepada manusia untuk

memanfaatkan sumberdaya yang ada di Bumi sesuai kebutuhan hidupnya, namun tidak akan membiarkan Bumi porak poranda karena manusia merusak alam guna memenuhi kepentingannya yang selalu melebihi kebutuhan yang sebenarnya.

Pembangunan berbagai bentuk dan dimensi konstruksi, sering hanya merupakan perwujudan dari ambisi manusia untuk memenuhi kepentingan belaka. Kemudian manusia memanfaatkan anugrah Allah berupa akal yang kemudian menghasilkan teknologi praktis dan menggunakannya berupa inovasi rancang bangun untuk memenuhi ambisi tersebut. Sangat disayangkan apabila hasil olah pikir manusia itu, justru melampaui batas sehingga menimbulkan dampak kerusakan pada sumber dayaalam yang ada, yang meng- akibatkan sumberdaya alam tersebut hancur dan tidak akan berkesinambungan untuk dimanfaatkan oleh generasi yang akan lahir di kemudian hari.

Pertumbuhan populasi dan kepentingan manusia hidup berkelompok, telah melahirkan konsep-konsep land use yang tidak mengindahkan lagi daya dukung lahan, melainkan semata-mata mementingkan kepentingan masing-masing. Dari sisi masyarakat akan menggunakan lahan berdasarkan kepentingan untuk efisiensi biaya dan rasa nyaman yang relatif, sedangkan dari sisi pengambil kebijakan (government and planner) penggunaan lahan semata-mata didasarkan pada kepentingan seni tata ruang permukaan belaka. Akibatnya lahan sawah yang bertanah lunak disulap menjadi lahan gedung yang butuh lapisan tanah keras, lereng tanah yang labil diubah menjadi jalur jalan yang butuh tanah stabil, bantaran sungai untuk ruang aliran air setiap puncak musim hujan, didesak oleh bangunan permukiman, dan lain sebagainya.

Desakan kepentingan manusia dalam penggunaan lahan yang menyimpang dari esensi penciptaanNya itulah yang melahirkan inovasi bagi para engineer untuk mengubah lahan bertanah lunak menjadi

Page 6: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

vi|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

bertanah keras, lereng yang labil menjadi stabil, bantaran sungai yang rendah menjadi tinggi, sehingga memunculkan berbagai cabang ilmu pengetahuan, dan salah satunya adalah bidang Stabilisai Tanah (Soil Stabilization). Stabilisasi tanah secara umum memiliki dua tujuan, yakni : (1) untuk meningkatkan berbagai jenis kapasitas tanah sesuai dengan kebutuhan perekayasaan konstruksi; (2) untuk memelihara atau mempertahankan kapasitas tanah yang sudah ada agar tidak menurun akibat pengaruhi lingkungan, baik dari luar (external effect) maupun pengaruh dari dalam (internal effect).

Secara garis besarnya Stabilisasi Tanah dapat dibedakan atas dua macam, yakni : (1) Stabilisasi tanah melalui teknik perbaikan tanah (soil improvement); (2) Stabilisasi tanah melalui teknik perkuatan tanah (soil reinforcement). Teknik perbaikan tanah adalah merupakan tindakan stabilisasi tanah dengan memperbaiki karakteristik tanah yang asli, hingga memenuhi syarat teknis yang dibutuhkan oleh konstruksi, seperti peningkatan daya dukung dan kuat geser tanah, penurunan kompresibilitas tanah, peningkatan atau penurunan permeabilitas tanah, dan lain sebagainya. Sedangkan teknik perkuatan tanah adalah bentuk-bentuk rekayasa yang dilakukan agar terjadi aksi komposit antara tanah dengan material sisipan, sehingga dihasilkan berbagai jenis kapasitas pada tanah sesuai yang dikehendaki (kepentingan konstruksi). Contoh teknik perkuatan tanah antara lain ; perkuatan tebing atau perkuatan tanah dasar dengan material sisipan dari metal strip atau geosyntetic, pembuatan lapis separator dalam tanah dengan menggunakan material sisipan dari geomembrane, dan lain sebagainya.

Dalam buku ini pembahasan hanya mencakup perbaikan tanah sebagai sub bagian dari bidang ilmu stabilisasi tanah. Sedangka pembahasan mengenai perkuatan tanah akan disusun oleh penulis dalam suatu buku yang terpisah. Pembahasan dalam buku ini banyak memberikan sugesti tentang hal-hal yang perlu mendapat perhatian dalam penerapan berbagai teknik perbaikan tanah, yang oleh penulis dinilai beresiko tinggi akan merusak keseimbangan lingkungan. Hal ini dimaksudkan untuk menjadi bahan pertimbangan seksama bagi para rekayasawan, agar selalu mempertimbangkan kesinambungan sumberdaya alam untuk menjamin terselenggaranya konsep pembangunan keberlanjutan (sustainable development) yang telah menjadi kesepakatan masyarakat dunia, dalam rangka menyelamatkan planet Bumi ini.

Salah satu faktor yang sangat mendukung terwujudnya pembangunan berkelanjutan adalah tingginya kesadaran para

Page 7: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| vii

rekayasawan (engineer) dalam membangun infrastruktur yang ramah lingkungan, baik dalam proses konstruksi maupun pasca konstruksi atau masa operasional dari konstruksi yang dibangun. Kesadaran dan pemahaman para rekayasawan tentang pentingnya pelestarian sumberdaya alam (lingkungan) sangat dibutuhkan, karena rekayasawan yang tidak paham lingkungan menghasilkan pembangunan yang merusak lingkungan, karena pelaksanaannya akan bersifat teknologi brutal (violent technology).

Bagi rekayasawan yang menggunakan akal-budi secara seimbang, akan melahirkan konsep pembangunan yang ramah lingkungan (eco-friendly), dan melaksanakan pembangunan secara arif dengan menempatkan aspek kelestarian lingkungan hidup di atas kepentingan ekonomi dan kepentingan sosial. Rekayasawan yang bijaksana akan selalu memperhatikan berbagai peringatan dari Sang Pencipta Bumi ini, seperti ayat-ayat dalam Al Qur’an yang banyak mendorong manusia untuk melembutkan hati, memuji Allah, menyukuri nikmat Allah, bertasbih kepada Allah, dan bertauhid kepada Allah, serta mampu mendidik daya afeksi dan emosional manusia untuk tunduk kepada Allah. Selain itu ayat-ayat Allah banyak menuntun akal manusia terdidik untuk terbiasa dalam kondisi ilmiah. Jadi Allah Swt tidak hanya memerintahkan manusia secara dogmatis untuk tunduk, tetapi diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk kesejahteraan manusia. Sebagaimana firmanNya......

“Dan Dia menundukkan malam dan siang, matahari dan bulan untukmu. dan bintang-bintang itu ditundukkan (untukmu) dengan

perintah-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memahami (Nya), Dan

Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu

benar-benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran. Dan Dia-lah, Allah yang menundukkan lautan

(untukmu), agar kamu dapat memakan daripadanya daging yang segar (ikan), dan kamu mengeluarkan dari lautan itu perhiasan yang kamu

pakai; dan kamu melihat bahtera berlayar padanya, dan supaya kamu mencari (keuntungan) dari karunia-Nya, dan supaya kamu bersyukur. Dan Dia menancapkan gunung-gunung di bumi supaya bumi itu tidak

goncang bersama kamu, (dan Dia menciptakan) sungai-sungai dan jalan-jalan agar kamu mendapat petunjuk, dan (dia ciptakan) tanda-tanda

(penunjuk jalan). dan dengan bintang-bintang Itulah mereka mendapat

Page 8: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

viii|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

petunjuk. Maka Apakah (Allah) yang menciptakan itu sama dengan yang tidak dapat menciptakan (apa-apa) ?. Maka mengapa kamu tidak

mengambil pelajaran. Dan jika kamu menghitung-hitung nikmat Allah, niscaya kamu tak dapat menentukan jumlahnya. Sesungguhnya Allah

benar-benar Maha Pengampun lagi Maha Penyayang.” (an-Nahl: 12-18)

“Dan Allah telah membuat suatu perumpamaan (dengan) sebuah negeri yang dulunya aman lagi tentram, rezeki datang kepadanya melimpah ruah dari segenap tempat, tetapi penduduknya mengingkari nikmat-nikmat Allah , karena itu Allah menimpakan kepada mereka bencana

kelaparan dan ketakutan disebabkan apa yang mereka perbuat”. (QS.An Nahl, 112)

Makassar, Agustus 2017 Penulis, Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc.

Page 9: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| ix

DAFTAR ISI

Prakata .................................................................................... iii

Daftar Isi ................................................................................ vii

Daftar Tabel ............................................................................. ix

Daftar Gambar .......................................................................... x

I. PENGERTIAN & JENIS STABILISASI TANAH .................. 1

1.1. Pengertian Umum ............................................... 2

1.2. Perbaikan Tanah ................................................. 9

1.3. Perkuatan Tanah ................................................ 10

II. TEORI PERBAIKAN TANAH ........................................ 11

2.1. Prinsip Dasar Perbaikan Tanah ......................... 12

2.2. Jenis Perbaikan Tanah ...................................... 13

2.3. Tujuan Tindakan Perbaikan Tanah .................... 16

2.4. Pemilihan Jenis Perbaikan Tanah ..................... 20

III. PERBAIKAN TANAH DENGAN METODE KIMIAWI ....... 22

3.1. Batasan Penerapan Metode Kimiawi ............... 23

3.2. Minerologi Lempung ........................................ 24

3.3. Pengaruh Air Pada Tanah Lempung ................. 30

3.4. Keseimbangan Partikel Dalam Tanah Lempung 34

3.5. Susunan Partikel Pada Tanah Granular ........... 36

Page 10: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

x|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

3.6. Mekanisme Reaksi Kimia Pada Lempung ........ 38

3.7. Perbaikan Tanah Dengan Kapur ....................... 43

IV. PERBAIKAN TANAH DENGAN METODE FISIK .............. 58

4.1. Pengertian Metode Fisik .................................... 59

4.2. Perbaikan Tanah Dengan Pemadatan ............... 60

4.3. Perbaikan Tanah Dengan Konsolidasi ................ 75

4.4. Perbaikan Tanah Dengan Pengeringan ............ 80

4.5. Perbaikan Dengan Penggantian Tanah .............. 84

4.6. Perbaikan Dengan Perekatan Butir Tanah ......... 86

4.7. Perbaikan Tanah Dengan Bahan Limbah .......... 96

V. PENGEMBANGAN METODE PERBAIKAN TANAH ...... 100

5.1. Pengembangan Metode Perbaikan Tanah ......... 101

5.2. Perbaikan Dengan Teknik Inclusions ................. 101

5.3. Perbaikan Dengan Teknik Vibroflotation .......... 102

5.4. Perbaikan Dengan Teknik Stone Column .......... 106

5.5. Perbaikan Dengan Teknik Compaction Grouting115

5.6. Perbaikan Dengan Teknik Dynamic Compaction 117

5.7. Perbaikan Dengan Teknik Vibro Replacement ... 122

DAFTAR PUSTAKA ........................................................... 128

INDEX .............................................................................. 141

GLOSARIUM ................................................................ 143

Page 11: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Ukuran Jari-jari Kation .................................................... 39

Tabel 3.2. Kapasitas Kation Pada Mineral Lempung ....................... 40

Tabel 4.1. Korelasi Jumlah Pukulan &Enersi Pemadatan ................ 66

Tabel 4.2. Hubungan Kadar Aspal dengan OMC dan MDD ............ 91

Tabel 4.3. Hubungan Kadar Aspal dengan OMC dan MDD ............. 92

Tabel 5.1. Hubungan Probe Spacing dengan Peluang Capaian

Perbaikan dengan Metode Vibro Campaction ................... 105

Tabel 5.2. Hubungan Enersi Penumbuk dengan Peluang Capaian

Perbaikan dengan Metode Dynamic Campaction .............. 118

Page 12: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

xii|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

DAFTAR GAMBAR

Gbr 3.1. Bentuk Ikatan Senyawa pada Mineral Lempung ............... 25

Gbr 3.2. Simbol lembaran Silika dan Alluminium ............................ 25

Gbr 3.3. Diagram skematik struktur mineral Montmorillonite ....... 26

Gbr 3.4. Diagram skematik struktur mineral Kaolinite .................... 27

Gbr 3.5. Diagram skematik struktur mineral Illite ........................... 29

Gbr 3.6. Struktur Mineral Tanah Liat (Berger, 2007) ...................... 30

Gbr 3.7. Skema Sifat Dipolar pada Air (H2O) ................................... 31

Gbr 3.8. Tarik Menarik Molekul Air Dipolar Dengan Partikel

Lempung ............................................................................... 32

Gbr 3.9. Ketebalan Air Lapisan Ganda pada Partikel Lempung ....... 33

Gbr 3.10. Illustrasi Pertukaran Ion : Tanah – Air – Kalsium

(Berger, 2007) ....................................................................... 34

Gbr 3.11. Susunan Partikel Tanah ................................................... 35

Gbr 3.12. Susunan Butiran Tanah Granuler ..................................... 36

Gbr 3.13.Kesesuaian Antara Tanah Dengan Metode

Perbaikan Tanah (Berger, 2007) ............................................ 42

Gbr .13.Pengaruh pH terhadap kelarutan Silika dan

Alumina (Berger, 2007) ......................................................... 49

Gbr 3.14.Pengaruh Mineral Tanah terhadap Prosentase

Kapur (Berger, 2007) ............................................................. 49

Gbr 3.15. Pengaruh Kadar Kapur Terhadap Parameter

Atterberg (Metcalf, 1959) ..................................................... 50

Gbr 3.16. Batas cair pada persentase tailing tambang &kapur untuk

variasi umur campuran(Ramesh el al., 2013) ........................ 51

Gbr 3.17. Batas plastispada persentase tailing tambang &kapur

Page 13: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| xiii

untuk variasi umur campuran(Ramesh el al., 2013) ............. 52

Gbr 3.18. Batas susutpada persentase tailing tambang &kapur untuk

variasi umur campuran(Ramesh el al., 2013) ........................ 52

Gbr 3.19. Nilai Indeks Plastisitas berdasarkan Nilai Batas Cair

pada campuran Tanah-Kapur(Ramesh el al., 2013) .............. 53

Gbr 3.20. Pengaruh Kapur Terhadap Batas-batas Atterberg

Pada Tanah Kaolin (Muhmed & Wanatowski, 2013) ........... 54

Gbr 3.21. Pengaruh Kadar Kapur Terhadap Kuat Tekan Bebas

(Metcalf, 1959) ..................................................................... 55

Gbr 3.22. Pengaruh Umur Lime-Soil (5%-Kapur) Terhadap

Kuat Tekan Bebas (Metcalf, 1959) ...................................... 55

Gbr 3.23.Pengaruh Umur Campuran terhadap Kekuatan pada

Temperatur Berbeda (Marshall, 1967) ................................. 56

Gbr 3.24.Pengaruh Umur Campuran terhadap UCCS pada

Jenis Tanah Berbeda (Berger, 2007) ..................................... 56

Gbr 3.25. Hubungan Prosentase Kadar Kapur Dengan CBR

(Warsiti, 2009) ...................................................................... 57

Gbr 4.1. Kadar Air vs Berat Volume pada Pemadatan .................... 63

Gbr 4.2. Kurva Kadar Air vs Berat Volume Kering untuk

mendapatkan woptbeberapa jenis tanah(ASTM-698) ........... 65

Gbr 4.3. Pengaruh Enersi Pada Hasil Pemadatan(Braja M.Das,1994).. 68

Gbr 4.4. Garis Optimum Faktor Ekonomis Dalam Memperoleh Hasil

Pemadatan Optimal ............................................................. 69

Gbr 4.5. Pengaruh Jumlah dan Kecepatan Lintasan thdp Berat

Volume Kering (D’Appolonia, 1969 dalam Hary C., 2006) .... 72

Gbr 4.6. Hubungan Jumlah Lintasan dengan Kedalaman

Pemadatan (D’Appolonia, 1969 dalam Hary C., 2006) .......... 73

Page 14: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

xiv|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gbr 4.7. Penentuan Tebal Lapis Pemadatan (D’Appolonia, 1969

dalam Hary C., 2006) ............................................................ 74

Gbr 4.8. Skema dan Penerapan Prefabricated Vertical Drains

(James D. Hussin, 2006) ........................................................ 76

Gbr 4.9. Susunan Vertikal Drain (Soletanche-Bachy. 2015) ............ 77

Gbr 4.10. Prinsip Kerja Vacuum Preloading Method

(Chu & Yan, 2011) ................................................................. 77

Gbr 4.11. Korelasi Penurunan vs Durasi dari hasil Vacuum

Preloading Method (Chu & Yan, 2011) ............................... 78

Gbr 4.12. Reduksi Tekanan Air Pori vs Durasi dari hasil Vacuum

Preloading Method (Chu & Yan, 2011) ............................... 79

Gbr 4.13. Pengaruh Dewatering terhadap Muka Air Tanah

(Patrick Powers, 1992) ......................................................... 81

Gbr 4.14. Efek Dewatering Pada Lapisan Kompressibel

(Patrick Powers, 1992) ......................................................... 82

Gbr 4.15. Diagram Tegangan vs Angka Pori Pada Lempung

Kompresibel (Patrick Powers, 1992) .................................... 83

Gbr 4.16. Hubungan antara MDD & OMC dengan berbagai

kadar SBR (%) (Fauziah et al., 2013) .................................... 93

Gbr 4.17. Efek Kadar SBR (%) Terhadap Koefisien

Permeabilitas (Fauziah et al., 2013) .................................... 94

Gbr 4.18. Efek Curing Time Terhadap pH pada berbagai

kadar SBR (%) (Fauziah et al., 2013) ................................... 94

Gbr 4.19. Efek Curing Time Terhadap Kuat Geser pada

berbagai kadar SBR (%) (Fauziah et al., 2013) ..................... 95

Gbr 4.20. MDD vs % Aluminum (Canakci et al.,2016) .................... 97

Gbr 4.21. OMC vs % Aluminum (Canakci et al.,2016) ..................... 98

Page 15: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| xv

Gbr 4.22. CBR (%) vs % Aluminum (Canakci et al.,2016) ................ 98

Gbr 4.23. Swelling (%) vs % Aluminum (Canakci et al.,2016) ......... 99

Gbr 5.1. Pelaksanaan Teknik Pemasukan

(Soletanche-Bachy, 2015) ................................................... 102

Gbr 5.2. Skema dan Penerapan Vibroflotation(James D. Hussin,

2006) ................................................................................... 104

Gbr 5.3. Pengoperasioan Alat Stone Column

(Soletanche-Bachy,2015) .................................................... 107

Gbr 5.4. Skema dan Penerapan Stone Column(James D. Hussin,

2006) .................................................................................. 108

Gbr 5.5. Tahapan Pelaksanaan Stone Column (James D. Hussin,

2006) .................................................................................. 109

Gbr 5.6. Ketahanan geser kolom batu pada stabilitas

lereng (Mitchell, 1981) ....................................................... 111

Gbr 5.7. Idealisasi Sel Unit (Bachus, 1989) ................................... 113

Gbr 5.8. Faktor Konsentrasi Tegangan – n (Bachus, 1989) ........... 114

Gbr 5.9. Skema dan Penerapan Compaction Grouting(James

D. Hussin, 2006) .................................................................. 115

Gbr 5.10. Proses Pelaksanaan Compaction Grouting

(James D. Hussin, 2006) ...................................................... 116

Gbr 5.11. Skema dan Penerapan Dynamic Compaction

(James D. Hussin, 2006 ....................................................... 119

Gbr 5.12. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Rapid Impact Compaction(Ruwhenua, 2013) ....... 121

Gbr 5.13. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Rammed Aggregate Piers (Ruwhenua, 2013) ...... 121

Page 16: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

xvi|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gbr 5.14. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Low Mobility Grout (Ruwhenua, 2013) ................ 121

Gbr 5.15. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Horisontal Soil Mixing (Ruwhenua, 2013) ............ 122

Gbr 5.16. Wet Top Feed Method (Krishna et. al. 2004) ............... 124

Gbr 5.17. Dry Bottom Feed Method (Krishna et. al. 2004) .......... 125

Gbr 5.18. Offsore Bottom Feed Method (Krishna et. al. 2004) .... 127

Page 17: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| xvii

Page 18: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk
Page 19: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| 1

BAB –I

PENGERTIAN &

JENIS STABILISASI TANAH

Page 20: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

2|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

1.1. Pengertian Umum

Dalam perekayasaan konstruksi bangunan sipil, sering

ditemukan lapisan tanah yang memiliki daya dukung rendah (low

stength), yang sangat mempengaruhi berbagai tahapan rancang-

bangun konstuksi, baik dalam tahap perencanaan (design), tahap

pelaksanaan (perform), maupun tahap operasional dan

pemeliharaan (Operational and Maintenance).

Rendahnya daya dukung dari suatu jenis lapisan tanah di

suatu tempat, sangat dipengaruhi oleh minerologi tanah, yang

mana minerologi tanah terbentuk dari proses pelapukan material

batuan (unorganik) dan/atau material organik. Hasil lapukan

material unorganik dan organik yang membentuk lapisan tanah

pada suatu tempat, dapat merupakan material lapukan setempat

(residual soil), dan/atau hasil lapukan yang terangkut dari tempat

lain (transported soil). Eksistensi kedua jenis material lapukan

tersebut di dalam pembentukan lapisan tanah, sangat

mempengaruhi sifat-sifat tanah pada suatu tempat. Baik sifat fisis

maupun sifat teknis dari pada lapisan tanah. Jika partikel lapukan

tersebut bergradasi halus, maka cenderung memberikan sifat yang

kohesif dengan konsistensi fisis yang lunak. Sebaiknya jika partikel

lapukan pembentuk lapisan tanah bergradasi kasar, maka

cenderung memberikan konsistensi yang keras dan sifat yang

cenderung non kohesif. Kedua karaktersitik tersebut (kohesivitas

dan konsistensi), sangat menentukan kinerja dari lapisan tanah

dalam berbagai hal, seperti besaran daya dukung, kapasitas

permeabilitas tanah, perilaku kompresibilitas, dan potensi

kembang susut (swelling potensial) tanah.

Dalam pengertian teknis, terminologi dari pada daya

dukung tanah adalah kemampuan tanah memikul tekanan

dan/atau melawan penurunan akibat pembebanan,yaitu tahanan

Page 21: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| 3

geser yang disebarkan oleh tanah disepanjang bidang-bidang

gesernya.

Besaran daya dukung geser pada suatu lapisan tanah

dipengaruhi oleh beberapa faktor, sebagaimana yang dirumuskan

dengan persamaan Mohr-Coulomb sebagai berikut :

.................... (1.1)

Yang mana :

= kuat geser tanah (daya dukung geser)

c = kohesi tanah

= tegangan total tanah = t.h

t = berat volume tanah

U = tekanan pori tanah

= sudut geser dalam tanah

Dari formula di atas, terlihat jelas bahwa kohesivitas dan

konsistensi tanah menjadi faktor yang menentukan besaran daya

dukung geser tanah ;

1. Nilai kohesi tanah, merupakan parameter kohesivitas yang

sangat dipengaruhi adanya partikel tanah yang berbutir halus.

2. Sudut geser dalam tanah, berat volume tanah dan tekanan

pori tanah, ketiganya merupakan parameter yang

menunjukan konsistensi tanah, yang sangat dipengaruhi oleh

adanya partikel bergradasi kasar.

Jika besaran daya dukung tanah dimaknai dalam arti

kemampuan tanah dalam memikul tekanan aksial, maka beberapa

parameter tanah yang berpengaruh, sebagaimana yang

dirumuskan oleh Terzaghi dalam formula sebagai berikut :

qu = c.Nc + q.Nq + ½ .B.N .................... (1.2)

Yang mana :

qu = daya dukung alsial (ultimate)

C = kohesi tanah

Page 22: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

4|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

q = tekanan overburden = .h

= berat volume tanah

B = lebar konstruksi (pondasi) yang bertumpu pada tanah

Nc, Nq, N = Faktor daya dukung (FDD) dari Terzaghi.

Demikian pula jika kita meninjau kapasitas lapisan tanah

dalam hal kemampuan tanah meluluskan aliran air

(permeabilitas), yang dapat dilihat pada formula Darcy sebagai

berikut :

v = k.i .................... (1.3)

Yang mana :

v = kecepatan aliran (cm/det)

k = koefisien permeabilitas (cm/det)

i = gradient hidrolik

Koefisien permeabilitas (k) menunjukkan ukuran tahanan

tanah terhadap aliran air, yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

gKcmk w ..

det)/( .................... (1.4)

Yang mana :

K = Koefisien absolute (cm2), tergantung sifat butiran

tanah.

w= rapat massa air (gram/cm3)

g = percepatan gravitasi (cm/det2)

= koefisien kekentalan air (gram/cm.det)

Selanjutnya kapasitas permeabilitas dapat dirumuskan

dengan analogi persamaan Bernoulli yang dirumuskan sebagai

berikut :

Q = v. A = k.i.A .................... (1.5)

Yang mana :

Q = debit aliran permeabilitas (cm3/det)

v = kecepatan aliran (cm/det)

Page 23: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| 5

i = gradient hidrolik

A = luas penampang aliran (cm2)

Dalam pekerjaan teknik sipil masalah permeabilitas

tanah,kadang diupayakan sekecil mungkin untuk tujuan

optimalisasi kinerja konstruksi. Contoh pada bendung tanggul

urugan tanah, struktur sub grade jalan, lapisan backfill turap, dan

lain sebagainya. Namun kadang pula diupayakan agar

permeabilitas pada lapisan tanah yang diperbesar. Contoh untuk

lapisan top soil pada rechange area suatu akuifer harus

diupayakan lapisan permukaan tanah yang memiliki permeabilitas

tinggi, agar proses infiltrasi air permukaan ke dalam zona akuifer

lebih mudah dan akan menghasilkan input air tanah ke dalam

akuifer yang lebih besar. Dalam kasus yang terakhir biasanya

dilakukan pengurugan material tanah granuler di permukaan

sehingga membentuk lapisan porous yang biasa disebut lensa

pasir (sand lense).

Selajutnya potensi kembang susut (swelling potential) dari

tanah ekspansif dapat diperbaiki dengan cara merubah nilai

densitytanah tersebut (Holtz, 1959). Metode ini menunjukkan

bahwa pemadatan pada nilai density yang rendah dan pada kadar

air dibawah kadar optimum yang terlihat pada test Standar

Proctor dapat mengakibatkanlebih sedikitswelling potentialdari

pada pemadatan pada nilai density, yang tinggi dan kadar air yang

lebih rendah.

Semua tindakan mengubah sifat-sifat asli dari pada tanah,

untuk disesuaikan dengan kebutuhan konstruksi adalah

merupakan tindakan yang dapat dikategorikan sebagai upaya

stabilisasi tanah. Secara khusus pengertian stabilisasi tanah dapat

dilihat dari berbagai definisi yang dikemukakan beberapa ahli,

antara lain :

Page 24: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

6|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

1. Menurut Lambe (1962), mendefinisikan stabilisasi tanah

sebagai perubahan dari setiap properti tanah untuk

memperbaiki kinerja tekniknya (soil stabilization as "the

alteration of any property of a soil to improve its engineering

performance"). Dalam pengertian ini Lambe memaknai sifat-

sifat tanah (soil property) mencakup sifat mikroskopis dan

makroskopis dari massa tanah.

2. Jon A. Epps et al. (1971), mengartikan stabilisasi tanah adalah

tindakan untuk memperbaiki sifat rekayasa tanah (soil

properties).

3. Ingles & Metcalf (1972), mengatakan bahwa perubahan sifat

tanah untuk memenuhi persyaratan teknik tertentu, dikenal

sebagai stabilisasi tanah.

4. Punmia (1980), menyatakan bahwa stabilisasi tanah dalam

pengertian luas mencakup berbagai metode yang digunakan

untuk memodifikasi sifat tanah untuk memperbaiki kinerja

tekniknya. Dalam hal ini menurut Punmia bahwa tujuan

utama dari stabilisasi tanah adalah untuk meningkatkan

kekuatan atau stabilitas tanah dan mengurangi biaya

konstruksi dengan memanfaatkan sebaik-baiknya bahan yang

tersedia secara local.

5. Winterkorn (1975), menyatakan bahwa Stabilisasi tanah

adalah istilah kolektif untuk metode fisik, kimia, atau biologi,

atau kombinasi metode semacam itu, yang digunakan untuk

memperbaiki sifat tertentu dari tanah alami agar sesuai

dengan tujuan rekayasa yang tepat.

6. Ruston Paving Company Inc., mengartikan bahwa“stabilisasi

tanah adalah perubahan fisik dan kimia permanen dari tanah

dan agregat untuk meningkatkan sifat tekniknya sehingga

Page 25: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| 7

meningkatkan daya dukung beban sub-grade atau sub-basis

untuk mendukung perkerasan dan pondasi."

Selain definisi di atas, masih banyak lagi terminologi yang

dikemukanan beberapa ahli lain. Secara umum orang mengartikan

bahwa stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan

tertentu guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, atau dapat

pula diartikan secara umum bahwa stabilisasi tanah adalah usaha

untuk mengubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar

memenuhi syarat teknis tertentu.

Menurut hemat penulis, pengertian lebih luas dari

stabilisasi tanah adalah “suatu metode rekayasa tanah yang

bertujuan untuk meningkatkan dan/atau mempertahankan sifat-

sifat tertentu pada tanah, agar selalu memenuhi syarat teknis yang

dibutuhkan”. Dalam hal ini berbagai syarat teknis yang dibutuhkan

dalam mengoptimalkan kinerja konstruksi, antara lain ; kapasitas

daya dukung tanah, kuat geser tanah, penurunan (settlement),

permeabilitas tanah, dan lain sebagainya, yang mana syarat teknis

tersebut selalu dikaitkan dengan jenis dan fungsi konstruksi yang

dibangun/dibuat.

Secara garis besar, jika ditinjau dari mekanisme global

yang terjadi pada tindakan stabilisasi tanah, maka klasifikasi

tindakan stabilisasi tanah dapat dibedakan atas dua macam,yakni :

1. Perbaikan tanah (soil improvement) ; adalah suatu jenis

stabilisasi tanah yang dimaksudkan untuk memperbaiki

dan/atau mempertahankan kemampuan dan kinerja tanah

sesuai syarat teknis yang dibutuhkan, dengan menggunakan

bahan additive (kimiawi), pencampuran tanah (re-gradation),

pengeringan tanah (dewatering) atau melalui penyaluran

energi statis/dinamis ke dalam lapisan tanah (fisik).

Page 26: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

8|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

2. Perkuatan tanah (soil reinforcement) ; adalah suatu jenis

stabilisasi tanah yang dimaksudkan untuk memperbaiki

dan/atau mempertahankan kemampuan dan kinerja tanah

sesuai syarat teknis yang dibutuhkan, dengan memberikan

material sisipan ke dalam lapisan tanah tersebut.

Dari kedua pengklasifikasian di atas, terlihat korelasi antara

keduanya, bahwa :

1. Perbaikan tanah (soil improvement), relevan dengan stabilisasi

kimia dan stabilisasi fisik.

2. Perkuatan tanah (soil reinforcement), relevan dengan

stabilisasi mekanis.

Namun apabila ditinjau dari proses yang terjadi dalam

pelaksanaan stabilisasi tanah, maka stabilisasi tanah dapat

dibedakan atas tiga jenis, yakni :

1. Stabilisasi Kiwia ; yaitu menambahkan bahan kimia tertentu

dengan material tanah, sehinggaterjadi reaksi kimia antara

tanah dengan bahan pencampurnya, yang akan menghasilkan

material baru yang memiliki sifat teknis yang lebih baik.

2. Stabilisasi Fisik ; yaitu mengenakan enersi dari beban dinamis

atau beban statis ke dalam lapisan tanah, sehingga terjadi

dekomposisi baru dalam massa tanah, yang akan

memperbaiki karakteristik lapisan tanah sesuaia dengan

tujuan yang ingin dicapai.

3. Stabilisasi Mekanis ; yaitu stabilisasi dengan memasukkan

material sisipan ke dalam lapisan tanah sehingga mampu

meningkatkan karakteristik teknis dalam massa tanah sesuai

dengan tujuan tindakan stabilisasi yang ingin dicapai. Karena

keberadaan material sisipan ke dalam lapisan tanah inilah,

sehingga stabilisasi mekanis diistilah sebagai “perkuatan

tanah (soil reinforcement). Contohnya stabilisasi dengan

Page 27: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| 9

metal strip, geotextile, geomembrane, geogrid, vertical drain,

dan lain sebagainya.

1.2. Perbaikan Tanah

Apabila mengacu pada klasifikasi dari stabilisasi tanah

sebagaimana yang telah diuraikan sebelumnya, maka ruang

lingkup dari perbaikan tanah meliputi dua klasifikasi, yakni :

1. Perbaikan tanah dengan metode kimiawi ; yang selanjutnya

dapat dibedakan dalam beberapa sudut tinjauan, antara lain :

a. Ditinjau dari jenis bahan pencampur (additive) ; perbaikan

tanah dengan metode kimiawi, dibedakan atas :

1) Perbaikan tanah dengan bubuk (powder stabilization).

2) Perbaikan tanah dengan larutan (solvent stabilization).

b. Ditinjau dari jenis material bubuk (powder) ; perbaikan

tanah dengan metode kimiawi, dibedakan atas :

1) Perbaikan tanah dengan semen (soil cement).

2) Perbaikan tanah dengan kapur (soil lime).

3) Perbaikan tanah dengan abu (soil ash).

c. Ditinjau dari cara pencampuran ; perbaikan tanah dengan

metode kimiawi, dibedakan atas :

1) Perbaikan tanah dengan metode pengadukan (mixing

method).

2) Perbaikan tanah dengan metode penyuntikan

(grouting method).

2. Perbaikan tanah dengan metode fisik ; yang bila ditinjau dari

aspek metode pelaksanaannya dapat dibedakan dalam

beberapa jenis, antara lain :

a. Pemadatan tanah (compaction),

b. Konsolidasi tanah (consolidation or preloading),

c. Pengeringan tanah (dewatering),

Page 28: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab -1: Pengertian & Jenis Stabilisasi Tanah

10|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

d. Penggantian tanah (replacement),

e. Perekatan partikel tanah (permeation resin), dan lain-lain.

1.3. Perkuatan Tanah

Sebagaimana yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa

perkuatan tanah (soil reinforcement), adalah suatu jenis stabilisasi

tanahyang dimaksudkan untuk memperbaiki dan/atau

mempertahankan kemampuan dan kinerja tanah sesuai syarat

teknis yang dibutuhkan, dengan memberikan material sisipan ke

dalam lapisan tanah tersebut.

Selanjutnya material lapisan tanah yang terbentuk dari

hasil tindakan perkuatan tanah disebut tanah perkuatan

(reinforced earth). Tanah perkuatan, adalah lapisan tanah yang

telah diberikan material sisipan yang mampu membentuk suatu

sistemyang dapat bekerja sebagai satu kesatuan, sehingga

kemampuan dari sistem tersebut menjadi jauh lebih besar atau

lebih optimal dari pada kemampuan awal dari lapisan tanah

tersebut.

Secara garis besar perkuatan tanah dapat diklasifikasikan

berdasarkan tujuan utama dari tindakan perkuatan, yakni :

1. Perkuatan tanah dasar (bearing capacity reinforcement).

2. Perkuatan dinding penahan (retaining wall reinforcement)

Pembahasan tentang perkuatan tanah tidak akan diuraikan

dalam buku ini, dan akan dibahas secara khusus dalam buku lain

yang juga penulis susun.

Page 29: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | 11

BAB – II

TEORI

PERBAIKAN TANAH

Page 30: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

12|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

2.1. Prinsip Dasar Perbaikan Tanah

Sebagaimana uraian pada bagian terdahulu bahwa

perbaikan tanah terbagi atas dua kelompok, yakni perbaikan tanah

secara kimiawi dan perbaikan tanah secara fisik. Kedua cara

tersebut memiliki kesamaan dalam tujuan dan sasaran yang ingin

dicapai, namun banyak perbedaan dalam metode maupun bahan

pencampur (additive) yang dipergunakan.

Teknik perbaikan tanah memiliki prinsip dasar bahwa

kapasitas tanah yang kurang baik (dalam berbagai aspek), dapat

diperbaiki melalui peningkatan sifat-sifat (properties) dari pada

tanah, sesuai dengan tujuan perbaikan yang diinginkan. Jika yang

diinginkan adalah peningkatan daya dukung dan kuat geser tanah,

maka beberapa parameter tanah perlu diperbaiki, seperti berat

volume tanah (), kohesi tanah (c), sudut geser dalam tanah (),

dan tekanan pori dalam tanah (u). Demikian pula jika yang ingin

adalah mendapatkan lapisan tanah yang kedap air (tanggul), dapat

dicapai dengan memperkecil koefisien permeabilitas tanah (k).

Tetapi sebaliknya yang diperlukan adalah lapisan tanah dengan

kapasitas infiltrasi yang besar, maka koefisien permeabilitas tanah

(k) harus diperbesar. Teknik memperbesar koefisien permeabilitas

tanah dapat dilakukan dengan urugan pasir pada permukaan (sand

lense), atau pencampuran pasir melalui teknik injeksi (grouting) ke

dalam lapisan tanah dalam (sand mix). Tindakan sand mix dapat

juga dilakukan untuk memperkecil kompresibilitas tanah, sehingga

dapat memperkecil penurunan (settlement) pada lapisan tanah

yang menerima beban aksial.

Selain prinsip dasar yang diuraikan di atas, diharapkan

bahwa para rekayasawa harus selalu mempertimbangkan pula

prinsip-prinsip dalam konsep pembangunan berkelanjutan

(sustainable development),bahwa pembangunan hanya akan

Page 31: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | 13

dapat berkelanjutan dan sumberdaya alam akan dapat pula

dimanfaatkan oleh generasi yang akan lahir di kemudian hari,

apabila aspek perlindungan terhadap lingkungan hidup tetap

menjadi prioritas dalam setiap tahapan perencanaan,

pelaksanaan, dan pengoperasian infrastruktur yang dibangunnya.

Untuk itu maka penerapan teknik-teknik perbaikan tanah harus

senantiasa dilengkapi dengan pertimbangan kelestarian

lingkungan hidup, sehingga tujuan stabilisasi tanah bukan hanya

semata-mata terpusat pada pencapaian syarat teknis, namun juga

harus memenuhi syarat-syarat keamanan lingkungan hidup

(environment safe).

2.2. Jenis Perbaikan Tanah

Dalam upaya memperbaiki parameter tanah, maka

berbagai teknik perbaikan tanah yang telah dihasilkan oleh para

rekayasawan (engineer). Berbagai jenis perbaikan tanah yang

telah dikembangkan selama ini, antara lain :

1. Perbaikan tanah dengan semen (soil cement) ; yaitu

perbaikan tanah dengan menggunakan bahan semen

sebagai pencampur.

2. Perbaikan tanah dengan kapur (soil lime) ; yaitu perbaikan

tanah dengan menggunakan kapur sebagai bahan

pencampur tanah yang lemah. Cara ini merupakan metode

paling tua yang dikenal sejak zaman Romawi Kuno, ketika

desakan mobilisasi alat perang dan personil militer mereka

semakin tinggi seiring dengan perkembangan ekspansi

kekuasaan pada zaman itu.

3. Perbaikan tanah dengan abu (soil ash) ; yaitu perbaikan

tanah dengan menggunakan bahan abu sebagai

Page 32: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

14|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

pencampur, dapat berasal dari abu batu, abu terbang, abu

sekam, dan lain sebagainya.

4. Perbaikan tanah dengan larutan kimia (solvent

stabilization); yang mana berbagai bahan kimia yang biasa

digunakan untuk meningkatkan parameter tanah, seperti

larutan soda kaustik (NaOH), larutan asam sulfat (H2SO4),

dan berbagai larutan lain. Cairan pencampur yang sekarang

banyak digunakan cukup bervarisi, yang mana beberapa

pabrikan telah mengembangkan berbagai jenis cairan

additive sebagai bahan stabilizer untuk perbaikan tanah.

5. Perbaikan tanah dengan pemadatan ; yaitu penyaluran

enersi tumbukan dan/atau vibrasi (dynamic load) secara

langsung ke lapisan tanah yang kurang padat (gembur).

Metode ini dimaksudkan untuk memperbaiki parameter

tanah yang berhubungan dengan daya dukung, kuat geser,

penurunan, dan permeabilitas tanah.

6. Perbaikan tanah dengan konsolidasi ; yaitu pemberian

beban statis secara langsung di atas lapisan tanah (static

load), sehingga tanah akan terkompresi sebelum

pelaksanaan konstruksi dilakukan. Pemberian beban awal

semacam ini disebut preloading, dengan beban yang

biasanya diambil lebih besar dari beban konstruksi yang

akan bekerja. Metode konsolidasi pada dasarnya memiliki

tujuan yang sama dengan metode pemadatan, namun

bentuk bebannya yang berbeda, dan metode konsolidasi

membutuhkan waktu proses yang lebih lama.

7. Perbaikan tanah dengan teknik pengeringan(dewatering) ;

yaitu upaya peningkatan bearing capacity tanah melalui

proses pengeringan tanah, sehingga kadar air tanah

menurun, dan meningkatkan tegangan efektif di dalam

Page 33: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | 15

tanah. Metode ini banyak menggunakan teknik saluran

pasir vertikal (sand drain), yang dibuat sedemikian rupa,

sehingga air di dalam tanah dapat mengalir ke luar dari

massa tanah. Formasi sand drain sudah banyak

dikembangkan para engineer, sehingga air dalam massa

tanah yang jenuh dapat dialirkan baik pada arah vertikal

(sand vertical drain), maupun pada arah horisontal (sand

horisontal drain).

8. Perbaikan tanah dengan penggantian tanah(replacement) ;

yaitu perbaikan gradasi dengan cara menambah tanah

pada fraksi tertentu yangdianggap kurang baik, sehingga

tercapai gradasi yang rapat dan memiliki parameter yang

lebih baik.

9. Perbaikan tanah dengan permeation resin ; yaitu

pengaliran bahan perekat (resin) yang memiliki viskositas

rendah ke dalam pori-pori tanah tanpa menggusur atau

mengubah struktur tanah. Karakteristik tanah akan

dimodifikasi oleh aliran perekat resin yang akan menjadi

busa atau gel.

Metode inibertujuan untuk :

1) Meningkatkan kekuatan dan kohesi tanah granular,

sehingga akan meningkatkan kapasitas bebannya.

2) Mengurangi permeabilitas tanah.

Migrasi air yang terjadi melalui substrat tanah yang buruk

atau tanah lepas (tanah berpasir, isi yang tidak

terpadatkan, bahan organik yang membusuk, dll.),akan

menyebabkan erosi, gerakan dan/atau hilangnya tanah

yang menyebabkan kegagalan pada struktur di atas dan di

bawah permukaan seperti, pondasi , perkerasan jalan raya,

jembatan, atau konstruksi lain. Permeasi resin biasanya

Page 34: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

16|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

merupakan solusi untuk kasus terjadi aliran partikel keluar

dari zona lapisan tanah pendukung. Resin biasanya

disuntikkan melalui pipa berdiameter kecil yang disebut

"probe."

2.3. Tujuan Dan Sasaran Tindakan Perbaikan Tanah

Sebagaimana dengan tujuan dari setiap tindakan stabilisasi

tanah, maka tujuan umum dari perbaikan tanah adalah untuk :

1. Meningkatkan daya dukung tanah.

2. Meningkatkan kuat geser tanah.

3. Memperkecil kompresibilitas dan penurunan tanah.

4. Memperkecil permeabilitas tanah (kasus : tanggul)

5. Memperbesar permeabilitas tanah (kasus : dewatering dan

sand lense).

6. Memperkecil potensi kembang-susut pada tanah (swelling

potential).

7. Menjamin kelestarian dan keberlanjutan sumberdaya alam

dan lingkungan.

Tujuan yang terakhir, seyogianya menjadi tujuan yang

melekat pada setiap perlakuan dan tindakan di dalam perbaikan

tanah, terutama yang dilakukan dengan menggunakan bahan

additive, yang bisa bereaksi dengan unsur-unsur bahan alamiah

(natural material) dan akan mengubah struktur dan komposisi dari

material alamiah tersebut.

Dari berbagai jenis perbaikan tanah yang telah diuraikan

sebelumnya, secara khusus masing-masing mempunyai sasaran

terhadap peningkatan kapasitas tanah, sebagai upaya untuk

memperbaiki parameter tanah yang kurang baik. Adapun sasaran

dari masing-masing jenis perbaikan tanah tersebut, dapat

diuraikan sebagai berikut :

Page 35: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | 17

1. Perbaikan tanah dengan semen (soil cement) ; Sasarannya

adalah untuk memperbesar sudut geser dalam tanah (),

melalui pembentukan kerangka (skeleton) di dalam tanah.

Selain itu perbaikan tanah dengan semen, juga memiliki

sasaran terhadap peningkatan berat volume tanah (), kohesi

tanah (c), sekaligus juga memperkecil tekanan pori tanah (u),

karena akan memperkecil angka porositas dalam massa

tanah. Peningkatan parameter-parameter tersebut,

memberikan dampak signifikan terhadap peningkatan daya

dukung (qu) dan kuat geser tanah ().

2. Perbaikan tanah dengan kapur (soil lime) ; Sasarannya adalah

untuk meningkatkan kohesi tanah (c), sudut geser dalam

tanah (), berat volume tanah (), sekaligus memperkecil

tekanan pori tanah (u), karena akan memperkecil angka

porositas dalam massa tanah. Peningkatan parameter-

parameter tersebut, memberikan dampak signifikan terhadap

peningkatan daya dukung (qu) dan kuat geser tanah ().

3. Perbaikan tanah dengan abu (soil ash) ; Metode ini dapat

menggunakan beberapa jenis abu, seperti abu batu, abu

terbang, abu sekam. Sasaran utamanya adalah meningkatkan

kohesi tanah (c), sudut geser dalam tanah (), berat volume

tanah (), sekaligus memperkecil tekanan pori tanah (u),

karena akan memperkecil angka porositas dalam massa

tanah. Peningkatan parameter-parameter tersebut,

memberikan dampak signifikan terhadap peningkatan daya

dukung (qu) dan kuat geser tanah ().

4. Perbaikan tanah dengan bahan kimia (chemical

stabilization);Pencampuran tanah dengan berbagai jenis

bahan kimia,sasaran utamanya adalah untuk mengoptimalkan

berbagai parameter tanah sesuai dengan kebutuhan

Page 36: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

18|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

konstruksi, seperti peningkatan kerapatan relatif (Dr),

kepadatan relatif (Rc), berat volume (), sudut geser dalam

(). Juga bisa untuk sasaran menurunkan angka pori (e),

porositas (n), permeabilitas (k), kompresibilitas (Cc), kadar air

(w), tekanan pori (u), dan sebagainya. Bahan kimia yang

secara konvesional dapat digunakan untuk memperbaiki

(meningkatkan dan/atau memperkecil)nilai parameter tanah,

seperti larutan soda kaustik (NaOH), asam fosfat (H3PO4),

asam sulfat (H2SO4), Natrium Cloride (NaCl) dan berbagai

larutan lain. Namun beberapa dekade terakhir banyak larutan

(liquid) dan bubuk (powder)kimia, yang dikembangkan sebagai

pencampur (additive), yang dapat berfungsi sebagai bahan

stabilizer dalam rekayasa perbaikan tanah,seperti Liquid

Textile, PVC Liquid, Ba Liquid, Cd Liquid, Zn Liquid, Polymer

Gilsonite, Sodium Lignosulphonate, Sodium Carboxymethyl,

CMC Carboxymethyl, Anionic Polyacrylamide, PAM

Polyacrylamide, Polyanionic, Chlorine Dioxide, Hydrogen

Peroxide, Methyltin dan lain sebagainya.

5. Perbaikan tanah dengan teknik dewateringatau pengeringan

tanah ; Sasaran utamanya adalah untuk menurunkan kadar air

tanah (w), sehingga tekanan air pori (u) akan menurun drastis,

dan tegangan efektif (eff) tanah meningkat significan. Dengan

demikian daya dukung (qu) dan kuat geser () pada lapisan

tanah tersebut akan meningkat secara signifikan pula.

Metode ini banyak menggunakan teknik saluran pasir vertikal

(sand drain), yang dibuat sedemikian rupa, sehingga air di

dalam tanah dapat mengalir ke luar dari massa tanah. Formasi

sand drain sudah banyak dikembangkan para engineer,

sehingga air dalam massa tanah yang jenuh dapat dialirkan

Page 37: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | 19

baik pada arah vertikal (sand vertical drain), maupun pada

arah horisontal (sand horisontal drain).

6. Perbaikan tanah dengan re-gradation ; Pencampuran tanah

asli dengan tanah pencampur bisa dilakukan dengan cara

mengaduk (mixing) untuk stabilisasi tanah permukaan yang

dangkal, atau dengan cara menginjeksi (grouting) untuk

stabilisasi tanah dalam. Sasaran utama dalam perbaikan tanah

dengan metode regradasi, utamanya adalah untuk

menurunkan potensi kembang-susut (swelling), dan

kompresibilitas tanah. Namun metode ini juga bisa dilakukan

untuk meningkatkan kerapatan relatif (Dr), kepadatan relatif

(Rc), berat volume (), dan sudut geser dalam tanah ().

7. Perbaikan tanah dengan pemadatan ; Penyaluran beban

dinamis (dynamic load) ke lapisan tanah semacam ini, sasaran

utamanya adalah untuk meningkatkan kerapatan relatif (Dr),

kepadatan relatif (Rc), berat volume (), dan sudut geser

dalam tanah (). Dan sekaligus memperkecil angka pori (e),

porositas (n) dan permeabilitas (k), dan kompresibiltas (Cc)

dari pada lapisan tanah.

8. Perbaikan tanah dengan konsolidasi ; Pemberian beban statis

(static load) di atas lapisan tanah, sasaran utamanya sama

dengan sistem pemadatan yaitu untuk meningkatkan

kerapatan relatif (Dr), kepadatan relatif (Rc), berat volume (),

dan sudut geser dalam tanah (). Dan sekaligus memperkecil

angka pori (e), porositas (n) dan permeabilitas (k), dan

kompresibiltas (Cc) dari pada lapisan tanah.

9. Perbaikan tanah dengan permeation resin ; dengan

mengalirkan bahan perekat (resin) yang memiliki viskositas

rendah ke dalam pori-pori tanah tanpa menggusur atau

mengubah struktur tanah. Karakteristik tanah akan

Page 38: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

20|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

termodifikasi oleh aliran perekat resin yang akan menjadi

busa atau gel.Sasaran utama dalam perbaikan tanah dengan

metode permeasi resin, utamanya adalah untuk

meningkatkan kohesi (c), dan sekaligus menurunkan

permeabilitas tanah (k). Namun metode ini juga bisa

dilakukan untuk meningkatkan nilai parameter tanah seperti

berat volume (), dan sudut geser dalam tanah (). Dampak

samping dari penggunaan resin dalam stabiliasi tanah, ada

yang bersifat positif seperti penurunan angka pori dan

porositas tanah, namun juga memberikan dampak negatif

berupa akumulasi residu resin di dalam tanah yang sangat

sulit dikeluarkan/dipisahkan dari massa tanah.

2.4. Pemilihan Jenis Perbaikan Tanah

Dari sekian banyak jenis perbaikan tanah yang dapat

dilakukan, baik yang bersifat kimiawi maupun yang bersifat fisik,

masing-masing memiliki kelebihan dan kelemahan. Bahkan apabila

penerapannya tidak dilakukan dan diawasi secara seksama,

beberapa diantaranya ada yang dapat menimbulkan dampak

buruk dalam jangka panjang, terutama penggunaan bahan kimia

dan bahan perekat (resin).Beberapa faktor yang perlu

dipertimbangkan di dalam memilih jenis dan tipe perbaikan tanah

yang akan diterapkan dalam setiap tindakan perbaikan tanah,

antara lain :

1. Jenis dan karaktersitik tanah, termasuk sifat-sifat kimia dan

fisik, termasuk minerologi tanah yang akan diperbaiki.

2. Jenis dan karakteristik konstruksi yang akan dibangun,

terutama beban konstruksi.

3. Parameter tanah yang perlu diperbaiki, sesuai kebutuhan

konstruksi.

Page 39: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-2 : Teori Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | 21

4. Kedalaman lapisan tanah yang akan diperbaiki.

5. Sifat kimia dan sifat fisik dari bahan stabilizer yang akan

digunakan.

6. Harga bahan stabilizer yang akan digunakan, terutama

dikaitkan dengan efisiensi biaya perbaikan.

7. Ketersediaan bahan dan peralatan di lokasi perbaikan tanah.

8. Kondisi lingkungan di sekitarnya (existing environmental).

Berdasarkan beberapa pertimbangan di atas maka para

rekayasawan (engineer), dapat memilih jenis dan tipe perbaikan

tanah yang akan dipilihnya, dan yang paling penting pula dilakukan

adalah analisis dampak kegiatan perbaikan tanah terhadap

lingkungan baik biotik maupun abiotik, serta rencana

penanggulangan dampak penting yang berpeluang timbul akibat

kegiatan perbaikan tanah tersebut.

Page 40: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|22

BAB – III

PERBAIKAN TANAH

DENGAN METODE KIMIAWI

Page 41: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

23|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

3.1. Batasan Penerapan Metode Kimiawi.

Metode perbaikan tanah dengan bahan kimia dapat

menggunakan larutan kimia dan/atau bubuk kimia (powder), yang

dicampurkan dengan tanah yang akan diperbaiki, dengan

beberapa metode pecampuran yang disesuaikan kondisi bahan

stabilizer maupun kondisi tanahnya.

Kondisi tanah yang akan diperbaiki sangat penting diketahui

secara konprehensif, baik sifat-sifat fisik maupun sifat kimia tanah,

terutama yang menyangkut tentang komposisi kimia dari mineral

tanah yang ada. Hal ini sangat menentukan dalam pemilihan jenis

bahan stabilizer yang cocok dipergunakan untuk perbaikan tanah,

sehingga target perbaikan yang diinginkan dapat tercapai, sesuai

dengan karakteristik dan kebutuhan konstruksi yang akan

dibangun di atas lapisan tanah tersebut.

Jenis tanah yang lebih banyak diperbaiki melalui metode

kimiawi biasanya adalah jenis tanah berbutir halus (fine soil),

namun tidak jarang perbaikan tanah dengan metode kimia

terhadap tanah berbutir kasar (granuler soil), seperti perbaikan

sifat permeabilitas tanah berpasir yang digunakan pada bangunan

yang membutuhkan sifat yang lebih kedap air. Untuk memperkecil

permeabilitas pada tanah berpasir, bisanya dilakukan dengan

penerapan soil-cement. Penurunan permeabilitas tanah berpasir

dapat pula menggunakan bahan kimia lain yang mampu mengikat

partikel tanah secara kimiawi, dengan mekanisme reaksi

pembekuan (fluculated reaction).

Batasan lain yang perlu diperhatikan di dalam penerapan

perbaikan tanah dengan metode kimia, adalah sifat-sifat reaksi

kimia yang terjadi antara mineral tanah dengan zat kimia yang

dikandung oleh bahan stabilizer. Hal yang harus dihindarkan

Page 42: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|24

dalam penggunaan bahan kimia, adalah perabatan atau penjalaran

proses reaksi kimia ke massa tanah yang tidak menjadi target

perbaikan. Hal ini sangat merugikan lingkungan, bahkan dapat

berakibat fatal apabila zona perambatan reaksi tersebut

menjangkau massa tanah yang telah mendukung bangunan lain.

Dengan demikian efek penjalaran reaksi tersebut akan berdampak

langsung pada bangunan yang didukungnya, yang dapat berupa

deformasi akibat dekomposisi mineral tanah, atau dapat pula

terjadi differential settlement pada bangunan yang terdampak,

dan lain sebagainya.

3.2. Minerologi Lempung.

Selain parameter teknis, hal penting yang juga harus

dipahami di dalam perencanaan perbaikan pada tanah lempung

adalah jenis dan komposisi mineral di dalam tanah. Oleh karena

itu maka pemahaman tentang minerologi tanah lempung yang

memadai diperlukan dimiliki oleh setiap rekayasawan (engineer)

yang bekerja pada bidang perbaikan tanah.

Lempung terbentuk dari hasil pelapukan akibat reaksi kimia

yang membentuk susunan kelompok partikel berukuran koloid

dengan diameter butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm.

Partikel lempung tersebut berbentuk lembaran (sheet),

yang mempunyai bidang permukaan khusus (specific surface).

Oleh karena itulah sehingga jenis tanah lempung sangat

dipengaruhi oleh gaya-gaya permukaan.

Menurut Kerr ((1959), di bumi ini terdapat sekitar 15

macam mineral tanah lempung, dan diantara yang dominan

terdapat di alam antara lain : montmorillonite, kaolinite, danillite.

Diantara 15 jenis lempung yang diidentifikasi Kerr, yakni ;

montmorillonite, kaolinite,illite, smectite, saponite, tales,

Page 43: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

25|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

pyrophyllite, nontronite, halloysite, serpentine, chrysotile, lizardite,

antigorite, hydromica, dan sericite.

Pada umumnya mineral tanah lempung tersusun atas

alluminium oktahedra dan silica tetrahedra, dan kedua senyawa

tersebut digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.1. Bentuk Ikatan Senyawa pada Mineral Lempung

Untuk memudahkan di dalam penggambaran komposisi

senyawa lempung, lembaran mineral tersebut cukup disimbolkan

dengan gambar berikut :

Gambar 3.2. Simbol lembaran Silika dan Alluminium

Masing-masing mineral lempung terbentuk dari kombinasi

tumpukan dan susunan lembaran dengan bentuk dan dimensi

yang berbeda-beda.

Lempung Montmorillonte, yang mineralnya dikenal sangat

sensitive terhadap perubahan kadar air, yang mana setiap

perubahan kadar air selalu diikuti dengan perubahan volume

(volume change) yang ekstrim. Komposisi senyawa kimia di dalam

mineral tanah montmorillonite secara umum dapat dirumuskan

sebagai berikut:

Si8 Al4 O20 (OH)4 nH2O.

Simbol Lembaran Silika Simbol Lembaran Aluminium

Silika Tetrahedral Aluminium Oktahedral

Page 44: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|26

Struktur mineral tanah lempungmontmorillonitetersusun

atas dua lembar silika dan satu lembar alluminium, yang dapat

digambarkan seperti pada skema berikut :

Gambar 3.3. Diagram skematik struktur mineral Montmorillonite

Lembaran oktahedrayang terletak di antara dua lembaran

silica dengan ujung tetrahedra yang tercampur dengan hidroksil

(OH–) dari lembaran oktahedra untuk membentuk satu lapisan

aluminium.

Karena adanya ikatan Van der Waals diantara ujung

lembaran silica, dengan gaya yang sangat lemah dan memiliki

kekurangan muatan negative dalam lembaran oktahedra, maka air

dan/atau ion-ion lain yang berpindah-pindah dapat masuk dan

memisahkan lapisannya. Demikianlah proses pengembangan yang

terjadi pada mineral montmorillonite, sehingga dengan ukuran

kristal yang sangat kecil, tapi pada saat dimasuki air maka gaya

tarik yang sangat kuat akan menyerap air, dan segera

Ikatan Van der Wals

Page 45: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

27|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

mengembangkan volume tanah berlipat ganda dari volume

sebelumnya (kering). Mengembangnya tanah montmorillonite

akan menimbulkan tekanan pengembangan (expansive pressure),

yang dapat merusak konstruksi seperti pada konstruksi perkerasan

jalan raya. Kelompok tanah lempung ekspansive semacam ini,

yakni montmorillonite, smectite, saponite, tales, pyrophyllite, dan

nontronite.

Lempung Kaolinite, adalah mineral lempung yang terdiri

atas susunan satu lembar silika tetrahedral dan satu lembar

aluminium oktahedra, dengan satuan susunan setebal 7,2

Angstrom (Ao), yang dapat digambarkan seperti pada skema

berikut :

Gambar 3.4. Diagram skematik struktur mineral Kaolinite

Kedua lembaran terikat sedemikian sehingga ujung dari

satu lembaran silika dan satu lembaran oktahedra akan

membentuk suatu lapisan tunggal. Pada kombinasi lembaran silika

dan aluminium keduanya terikat oleh “ikatan hidrogen” yang

relative stabil. Oleh karena itu maka mineral kaolinitelebih stabil

dan air tidak dapat masuk diantara lembaran

7,2 Ao (1 Ao = 10–6 mm) Ikatan Hidrogen

Page 46: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|28

mineralnya.Komposisi senyawa kimia di dalam mineral tanah

kaolinite secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut :

Si4 Al4 O10 (OH)8

Dengan memperthatikan komposisi senyawa kimia seperti

yang dirumuskan di atas, terlihat jelas bahwa subtitusi ionik dalam

struktur tanah kaolinite relatif kecil. Pada umumnya di dalam

massa tanah kaolinite, senyawa silika (SiO2) lebih dominan dari

pada senyawa aluminium (Al2O3). Beberapa peneliti telah

membuktikan bahwa perbandingan kedua senyawa pembentuk

tanah kaolinite tersebut, kurang lebih 2 silika berbanding 1

aluminium. Kelompok tanah lempung kaoliniteterdiri atas

;kaolinite, halloysite, serpentine, chrysotile, lizardite, dan

antigorite.

Lempung Illite, merupakan mineral lempung yang terdiri

atas susunan satu lembaran aluminium oktahedral dan dua

lembaran silika tetrahedral. Sepintas skematik strukturnya mirip

dengan lempung montmorillonite, tetapi sifat ikatannya sangat

berbeda. Pada lempung Illite, lembaran oktahedralbisa mengalami

subtitusi parsial terhadap aluminium oleh magnesium (Mg)

dan/atau besi (Fe). Jika hal ini terjadi maka di dalam lembaran

tetrahedral akan terjadi subtitusi silikon oleh aluminium yang

terlepas dari lembara oktahedral. Lembaran-lembaran Illite terikat

satu sama lain dengan ikatan lemah ion-ion kalsium, yang terdapat

diantara lembaran tersebut. Struktur mineral tanah lempung illite

yang tersusun atas satu lembaran aluminium oktahedral dan dua

lembaran silika tetrahedral dapat digambarkan seperti pada

skema berikut :

Page 47: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

29|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 3.5. Diagram skematik struktur mineral Illite

Komposisi senyawa kimia mineral tanah lempung illite,

secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut :

(K, H2O)2 Si8 (Al, Mg, Fe)4 O20 (OH)4

Ikatan ion kalsium (K+) pada senyawa illitelebih lemah

dibandingkan dengan ikatan hidrogen yang mengikat satuan

Kristal padakaolinite, akan tetapi jauh lebih kuat bila dibandingkan

dengan ikatan ionik yang membentuk Kristal padamontmorillonite.

Dengan demikian maka susunan illite tidak mudah mengembang

akibat peningakatan kadar air di dalam tanah.Kelompok tanah

lempung illite terdiri atas ; illite, hydromica, dan sericite.

Mineral lempung yang dominan mengandung senyawa

silikat,terbentuk darisusunan tetrahedral silikon dan

9,6 Ao (1 Ao = 10–6 mm) Ikatan Kalsium

K+

K+

Page 48: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|30

oktahedralmagnesium atau kristal lain. Ribuan susunan mineral

semacam ini akan terhubung satu sama lain, yang membentuk

massa tanah dan susunan akan menentukan sifat-sifat dari tanah

yang terbentuk. Susunan semacam ini dapat diillustrasikan seperti

gambar berikut.

(1) Lembaran Tetrahedral

Gambar 3.6. Struktur Mineral Tanah Liat (Berger, 2007)

3.3. Pengaruh Air Pada Tanah Lempung

Sebagaimana telah diuraikan secara implisit di atas bahwa

pada jenis tanah lempung keberadaan air sangat berpengaruh

terhadap sifat-sifat tanah lempung tersebut. Pada tanah berbutir

halus seperti lempung, keberadaan air membuat luas specific

surface akan menjadi lebih besar. Demikian pula dengan variasi

kadar air akan mempengaruhi sifat-sifat plastisitas pada tanah.

Dalam suatu Kristal yang ideal, muatan-muatan listrik

negatif dan positif selalu dalam keadaan seimbang. Akan tetapi

pada partikel lempung selalu terdapat muatan listrik negatif,

sebagai akibat dari perpecahan susunan yang berjalan kontinu.

Untuk mengimbangi muatan negative tersebut, maka partikel

lempung akan menarik ion positif (kation) dari senyawa garam

yang ada di dalam pori-pori tanah. Proses ini disebut pertukaran

ion atau lebih dikenal dengan istilah substitusi isomorf. Kation-

(1) Lembaran Tetrahedral (1) Lembaran Oktahedral

Page 49: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

31|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

kation tersebut dapat disusun dalam urutan kekuatan daya tarik

menariknya berdasarkan deret volta, sebagai berikut :

Al3+> Ca2+> Mg2+> NH4+> K+> H+> Na+> Li+

Urutan kation di atas memberikan makna bahwa kation

Al3+ dapat mengganti kation Ca2+ di dalam senyawa mineral

lempung, kemudian kation Ca2+ akan dapat menggeser kation

Mg2+, dan seterusnya.

Molekul air (H2O) merupakan molekul dipolar, yaitu atom

hydrogen tidak tersusun simetris di sekitar atom oksigen. Hal ini

berarti bahwa satu molekul air membentuk batang yang

mempunyai muatan positif dan negative pada ujung yang

berlawanan atau dipolar (dua kutub). Ikatan dipolar yang terdapat

pada senyawa air, dapat digambarkan secara illustratif seperti

pada skema berikut :

Gambar 3.7. Skema Sifat Dipolar pada Air (H2O)

Ada tiga mekanisme yang dapat menyebabkan molekul air

(dipolar) dapat tertarik oleh permukaan partikel lempung secara

elektrik, yakni :

1. Tarikan antara permukaan yang bermuatan negatif dari

partikel lempung dengan ujung bermuatan positif pada air

dipolar.

oksigen

hidrogen hidrogen 105o

+

Page 50: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|32

2. Tarikan antara muatan positif (kation) dalam lapisan ganda

dengan muatan negatif dari ujung dipolar. Kation ini

tertarik oleh permukaan partikel lempung yang bermuatan

negatif.

3. Peranan dari atom-atom hidrogen dalam molekul air, yaitu

dengan ikatan hidrogen antara oksigen dalam partikel

lempung dengan atom hidrogen dalam molekul-molekul

air.

Ketiga mekanisme tarik menarik antara partikel lempung

dengan molekul air dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.8. Tarik Menarik Molekul Air Dipolar Dengan Partikel

Lempung

Air yang tertarik secara elektrik yang berada di sekitar

partikel lempung, disebut air lapisan ganda (double-layer water).

Sifat plastisitas tanah lempung adalah akibat keberadaan dari

lapisan ganda tersebut.Air lapisan ganda pada bagian paling dalam

yang sangat kuat melekat pada partikel lempung, disebut air

serapan (adsorbed water). Ikatan antar partikel tanah yang

disusun oleh mineral lempung sangat dipengaruhi oleh besarnya

Permukaan partikel

lempung

Mekanisme (1)

Mekanisme (3)

hidrogen

oksigen

Mekanisme (2)

kation

Page 51: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

33|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

jaringan muatan negative pada mineral, tipe, konsentrasi dan

distribusi kation yang berfungsi mengimbangi muatannya.

Untuk memperlihatkan ketebalan air lapisan ganda pada

jenis partikel lempung yang berbeda, dapat disimak pada

gambaran berikut :

Gambar 3.9. Ketebalan Air Lapisan Ganda pada Partikel Lempung

Berdasarkan hasil penelitian pada tahun 1951 oleh Olphen

pada jenis tanah montmorillonite, dan penelitian Schofield &

Samson pada tahun 1954 pada jenis tanah kaolinite, disimpulkan

bahwa jumlah dan distribusi muatan residu pada jaringan mineral

tanah, bergantung pada pH air. Bila pH air rendah, maka ujung

partikel kaolinite dapat menjadi bermuatan positif, dan

selanjutnya akan menimbulkan gaya tarik terhadap permukaan

antar partikel yang yang berdekatan. Gaya Tarik menarik inilah

yang akan menimbulkan sifat kohesif pada tanah lempung.

Proses pertukaran ion antara mineral tanah dengan air,

lebih jelas dilihat dari illustrasi yang digambarkan di bawah ini.

Kristal Montmorillonite

200 Ao

10 Ao

10 Ao

10 Ao

200 Ao Air Lapisan Ganda

Air

serapan

400 Ao

400 Ao

10 Ao

10 Ao

1000 Ao

Kristal Kaolinite

Air Lapisan Ganda

Air Lapisan Ganda

Air

serapan

(a) Lempung Kaolinite

(b) Lempung Montmorillonite

Page 52: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|34

Gambar 3.10. Illustrasi Pertukaran Ion : Tanah – Air – Kalsium

(Berger, 2007)

Illustrasi di atas memperlihatkan bahwa permukaan tanah

liat yang bermuatan negatif akan menarik kation (+) dari unsur

kalsium dan molekul air (dipol), yang akan menyebabkan

pembentukan 'air lapisan ganda' yang berlapis-lapis.

3.4. Keseimbangan Partikel Dalam Tanah Lempung

Pada jenis tanah lempung, bentuk dan posisi partikelnya

akan sangat mempengaruhi karakteristik dan sifat-sifat teknisnya,

seperti permeabiltas, stabilitas, karakteristik deformasi, serta

distribusi tegangan di dalam lapisan tanah. Demikian juga dengan

jarak partikel akan mempengaruhi kekuatan ikatan antar partikel

tanah.Susunan partikel tanah dibagi atas dua macam (Rosenqvist,

1959), yakni :

- Susunan flocculated (terflokulasi) ; yaitu hubungan tepi

partikel yang satu dengan permukaan partikel yang lain.

Kation kalsium (++) menggantikan ikatan lemah yang mengurangi

afinitas tanah liat untuk air.

Page 53: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

35|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

- Susunan dispersed (terdispersi) ; yaitu hubungan

permukaan partikel yang satu dengan permukaan partikel

yang lain.

Secara alami susunan partikel tanah sangat tergantung

pada lingkungan dimana lapisan tanah berada. Sebagai contoh

tanah lempung endapan cenderung membentuk susunan

terdispersi, dikarenakan adanya peranan dari gerakan fluida yang

mengendapkan butiran lempung.

Gambar 3.11. Susunan Partikel Tanah

Pada proses konsolidasi, cenderung akan terjadi

penyesuaian partikel ke bentuk susunan terdispersi atau lembaran

partikel cenderung parallel.

Beberapa hasil penelitian yang pernah dilakukan terhadap

perilaku tanah, yakni :

1. Lambe (1958) ; menyatakan bahwa pada konsolidasi satu

dimensi (one dimensional consolidation), maka seluruh

partikel akan menyesuaikan sendiri ke dalam bidang

parallel.

2. Mitchael (1959) ; menyatakan bahwa pembentukan tanah

secara acak akan menghasilkan pengelompokan susunan

partikel yang sejajar secara acak.

(a) Susunan Flukulasi (b) Susunan Dispersi

Page 54: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|36

3. Seed & Chan (1959) ; menyatakan bahwa regangan geser

akan cenderung untuk menyusun partikel tanah dalam tipe

susunan terdispersi.

3.5. Susunan Partikel Pada Tanah Granuler

Pada tanah yang berbutir kasar (granuler soil),

karakteristiknya sangat dipengaruhi oleh ukuran butir, komposisi

dan struktur partikelnya. Sehingga parameter tanah granuler

sangat tergantung pada faktor-faktor tersebut. Demikian pula di

dalam memilih jenis dan metode perbaikan pada tanah granuler,

juga sangat tergantung pada karakteristik tersebut.

Jenis tanah granuler dalam konsistensinya bisa dalam

bentuk kerikil, pasir atau lanau. Karakteristik tanah granuler yang

digambarkan oleh distribusi ukuran butiran, susunan, serta

kerapatan butiran, akan sangat mempengaruhi berbagai

parameter tanah seperti angka pori, porisitas, berat volume,

kohesi, dan sudut geser dalam tanah. Oleh karena itu di alam,

biasa ditemukan tanah granuler dalam konsistensi padat (dense),

longgar (loose), atau bahkan dalam bentuk sarang lebah

(honeycomb), yang dapat diilustrasikan seperti pada gambar

berikut :

Gambar 3.12. Susunan Butiran Tanah Granuler

(a) Padat (b) Longgar (c) Sarang Lebah

Page 55: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

37|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Parameter yang sangat penting diketahui dari lapisan

tanah granuler adalah kerapatan relative (Dr), akan tetapi karena

kesulitan pengambilan sampel tanah granuler tak terganggu

(undisturbed sample), maka sering dilakukan korelasi nilai

pengujian lapangan dengan nilai Dr. Percobaan lapangan yang

sering dilakukan untuk menguhubungkan dengan nilai Dr, adalah

nilai NSPT dari percobaan standard penetration test (SPT).

Akan tetapi dalam kondisi tertentu parameter Dr tidak

cukup memberikan informasi tentang sifat tanah granuler. Sejarah

tegangan lapisan tanah granuler juga sangat perlu untuk diketahui,

karena lapisan tanah granuler yang pernah mengalami tegangan

yang lebih besar dari tegangan yang dialami sekarang (over

consolidated), akan mempunyai perilaku tegangan-regangan dan

sifat penurunan yang sangat berbeda dibandingkan dengan

lapisan tanah granuler yang belum pernah mengalami tegangan

lebih besar daripada tegangan dialami sekarang (normally

consolidated).

Pengaruh air terhadap lapisan tanah granuler cukup berarti

bila konsistensi tanah granuler tersebut tidak padat, karena

komposisi butiran akan mengalami distorsi bila ada air. Demikian

pula bila terjadi beban getaran seperti gempa atau beban dinamis

lain, maka keberadaan air di dalam tanah granuler akan

mengakibatkan tekanan pori menjadi maksimum, dan nilainya

mendekati nilai tegangan total tanah, sehingga membuat

tegangan efektif dalam tanah mendekati nol. Kejadian semacam

ini ditandai dengan mencairnya tanah yang dikenal istilah

liquifaksi(liquefaction). Lapisan tanah yang mengalami liquefaction

akan berperilaku seperti massa cair (liquid), sehingga kekuatan

tanah menjadi hilang. Mekanisme likuifaksi dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Page 56: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|38

= c + eff tan .................... (3.1)

Yang mana pada tanah granule kohesi = 0

eff = b – u .................... (3.2)

Pada saat gempa tekanan pori tanah maksimum hingga menjadi

sama dengan tegangan total tanah (b), sehingga :

eff = b – b = 0 .................... (3.3)

Jika : eff = 0 (saat gempa), dan

kohesi (c) = 0 (tanah granuler),

maka : = 0 terjadi kasus likuifaksi.

3.6. Mekanisme Reaksi Kimia Pada Lempung.

Menurut Way (1952) dalam Ingles dan Metchalf (1972),

bahwa ada dua faktor internal di dalam tanah yang sangat

mempengaruhi mekanisme reaksi yang terjadi antara tanah

dengan unsur kimia dari bahan stabilizer, yaitu:

(1) Faktor permukaan partikel tanah (specific surface), dan

(2) Faktor keasaman tanah (acid).

Menurut Way, bahwa selain besarnya valensi mineral,

ukuran kation dari masing-masing unsur kimia (diskripsi dari

specific surface), juga sangat menentukan proses subtitusi ionik di

dalam reaksi kimia dalam tanah. Contoh kation kalium (K+) yang

berujud kristal di dalam tanah, kadang tidak dapat disubtitusi oleh

kation kalsium (Ca2+)disebabkan oleh jari-jari kation K+ yang jauh

lebih besar dari jari-jari kation Ca2+ . Pada tabel yang berikut

memperlihatkan ukuran kation dari masing-masing unsur kimia

berdasarkan konsistensinya, baik dalam bentuk kristal maupun

dalam wujud larutan (Way, 1952) :

Page 57: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

39|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Tabel 3.1. Ukuran Jari-jari Kation

Jenis Kation

Valensi

(muatan

kimia)

Jari-jari Kation (Ao)

Kristal Larutan

Li+ +1 0,68 2,36

Na+ +1 0.97 1,83

K+ +1 1.33 1,24

Mg2+ +2 0,66 3,45

Ca2+ +2 0,99 3,07

Al3+ +3 0,51 4,57

Dari tabel di atas, terlihat bahwa dalam kondisi kristal ion

Kalium (K+) memiliki jari-jari yang lebih besar dibanding ion Litium

(Li+) dan Natrium (Na+), sehingga berpotensi menggantikan

keduanya (subtitusi ionik). Sebaliknya dalam kondisi larutan K+

sangat mudah disubtitusi oleh ion Na+ dan Li+. Sifat yang spesifik

lain dari ion K+, antara lain bahwa ion K+ tidak mengabsorpsi air

(H2O) dan sifat inilah yang mengakibatka tanah yang mengandung

kalium tidak akan bersifat ekspansif (kembang-susut).

Kation yang memperlihatkan gejala membesar bila dalam

kondisi larutan, cenderung memiliki potensi swelling yang besar.

Seperti halnya kation Al3+ akan mengembang kurang lebih 900%

dalam kondisi larutan dibanding kondisi kristalnya. Oleh karena itu

tanah yang mengandung unsur Al3+ sangat mudah potensial

bersifat expansive (kembang susut), seperti monmorillonite,

smectite, dan lain-lain.

Selain hasil penelitian Way (1951), terdapat pula hasil

penelitian dari Ingles dan Metchalf (1972), yang menggambarkan

kemampuan subtitusi kation berdasarkan specific surface dari

Page 58: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|40

masing-masing jenis lempung, seperti yang dirangkum dalam tabel

berikut :

Tabel 3.2. Kapasitas Kation Pada Mineral Lempung

Jenis Lempung Specific Surface (m2/gr) CEC

(m.eq/100gr) Luar Total

Kaolinite 10 – 20 10 – 30 3 – 15

Illite 65 – 100 70 – 140 10 – 40

Monmorillonite 50 – 150 700 – 800 80 – 150

Note : CEC : Capacity of Change Cation

m eq : milli equivalent = 10-3 equivalet (eq)

1 eq = Jumlah muatan elementer dalam satu molekul

larutan (6x1023 = bilangan Avogadro)

Contoh implementasi tabel di atas, dapat digambarkan seperti ini.

Bila nilai CEC dari mineral lempung tertentu sebesa 10 m eq/100

gr, itu berarti bahwa partikel solid lempung tersebut dapat

mensubtitusi muatan sebesar :

= 10 x 10-3 x (6x1023)= 6 x 1021 muatan elementer.

Selain subtitusi kation (+), di dalam massa tanah dapat pula

terjadi subtitusi anion (-), namun subtitusi anion di dalam tanah

jarang atau lebih sulit terjadi. Hal ini disebabkan karena kondisi

natural dari massa tanah pada umumnya memiliki muatan netto

negatif. Yang dimaksud dengan muatan netto adalah selisih antara

jumlah kation (+) dengan jumlah anion (-) di dalam susunan atom

partikel tanah. Keseimbangan muatan di dalam partikel tanah sulit

terjadi adanya ion-ion dari H2O (H+ dan OH-) beserta ion-ion lain

yang terlarut di dalamnya, akan selalu berinteraksi dan bereakasi

dengan ion-ion mineral tanah.

Eksistensi ion-ion H+ dan OH- di dalam tanah, akan sangat

mempengaruhi tingkat keasaman pada tanah. Oleh karena itu

Page 59: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

41|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

secara teknis ada dua parameter yang akan mempengaruhi nilai

pH tanah, yakni :

(1) Capacity of Change Cation (CEC), dan

(2) Muatan netto (electrolic static) partikel tanah.

Untuk menjelaskan esensi kedua parameter tersebut di

dalam nilai pH tanah, dapat digambarkan melalui reaksi berikut :

1. Pada tanah dengan pH < 7,00 (tanah asam) ;

Tanah dengan derajat keasaman yang lebih kecil dari 7,00,

partikelnya memiliki muatan netto kation (+). Sehingga ketika

berinteraksi dengan air akan mengalami reaksi sebagai berikut :

M OH + H2O M OH2+ + OH–

Dari persamaan reaksi di atas terlihat bahwa apabila tanah

asam bereaksi dengan air (natural process), akan terbentuk

partikel-partikel tanah yang bermuatan positif (kation).

Pembentukan kation di dalam tanah mengindikasikan bahwa

reaksi tersebut di atas (clay dengan air), akan memberikan

peningkatan kapasitas subtitusi kation (CEC) di dalam tanah

tersebut. Jika tanah semacam ini memiliki parameter teknis

yang kurang mendukung konstruksi, maka tindakan stabilisasi

kimia yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan bahan

stabilizer yang bersifat basa (pH > 7,00), karena dapat bereaksi

aktif untuk menangkap muatan-muatanpositif (kation)yang ada

di dalam partikel-partikel tanah. Dengan demikian terjadi

subtitusi kation, yang akan menghasilkan massa tanah yang

lebih stabil dan memiliki parameter teknis yang lebih baik.

2. Pada tanah dengan pH > 7,00 (tanah basah) ;

Sebaliknya pada tanah dengan derajat keasaman yang lebih

besar dari 7,00, partikelnya memiliki muatan netto anion (-).

mineral clay Partikel clay (kation)

Page 60: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|42

Sehingga ketika berinteraksi dengan air akan mengalami reaksi

sebagai berikut :

M OH M O– + H+

Reaksi di atas memperlihatkan bahwa pada tanah yang bersifat

basa, akan terbentuk partikel-partikel tanah yang bermuatan

negatif (anion). Pembentukan anion di dalam tanah

mengindikasikan bahwa reaksi tersebut akan menyebabkan

penurunan kapasitas subtitusi kation (CEC) di dalam tanah

tersebut. Jika tanah semacam ini memiliki parameter teknis

yang kurang mendukung konstruksi, maka tindakan stabilisasi

kimia yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan bahan

stabilizer yang bersifat asam (pH < 7,00), karena dapat bereaksi

aktif untuk menangkap muatan negatif (anion) di dalam tanah.

Dengan demikian terjadi subtitusi anion, yang akan

menghasilkan massa tanah yang lebih stabil dan memiliki

parameter teknis yang lebih baik.

Pemilihan bahan stabilizer sangat ditentukan oleh jenis dan

sifat-sifat mineralogi tanah yang akan diperbaiki. Secara umum

relevansi antara karakteristik tanah dengan bahan stabilizer

(perbaikan kimiawi). Hal ini menjadi faktor pertimbangan penting

dalam penilihan metode perbaikan yang diperlukan, dan pedoman

praktisnya digambarkan dalam diagram berikut.

Gambar 3.13.Kesesuaian Antara Tanah Dengan Metode

Perbaikan Tanah (Berger, 2007)

mineral clay Partikel clay (kation)

Page 61: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

43|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

3.7. Perbaikan Tanah Lempung Dengan Kapur.

Untuk mendapatkan akurasi dan efektifitas di dalam

penerapan suatu metode perbaikan tanah, beberapa hal yang

harus di pahami dengan baik,antara lain ; prinsip teknis dari jenis

perbaikan tanah yang akan diterapkan, sifat-sifat bahan stabilizer,

kriteria tanah yang cocok dengan bahan stabilizer, mekanisme

reaksi antara tanah dengan bahan stabilizer, dan perubahan

properties tanah yang terjadi dan relevansinya dengan syarat

teknis yang ingin dicapai.

1. Prinsip Teknis :

Kapur merupakan bahan stabilizer yang secara kimiawi

bersifat basa. Prinsip perbaikan tanah dengan kapur adalah

mencampurkan kapur untuk meanfaatkan keunggulan sifat-sifat

teknis dari bahan kapur, dengan tanah yang memiliki karakteristik

kurang baik, seperti tanah dengan plastisitas yang tinggi (high

plasticity), potensi ekspansi yang tinggi (expansive soil),

kompresibilitas yang tinggi, dan lain sebagainya.

Perbaikan tanah dengan kapur tidak sekedar dicampurkan,

namun juga diikuti dengan pemadatan. Oleh karena itu tanah yang

diperbaiki dengan bahan kapur, akan mempermudah pekerjaan

pemadatan tanah, karena kapur akanmengurangi kelekatan dan

kelunakan tanah, serta membuat struktur partikel tanah lempung

menjadi rapuh (fragile), sehingga mudah untuk dipadatkan.

Namun demikian konskuensi negative dari perbaikan tanah

dengan kapur adalah menurunkan nilai kepadatan maksimum dari

massa tanah.

Penggunaan kapur sebagai bahan stabilizer untuk

perbaikan tanah, sebenarnya sudah dipergunakan oleh militer

pada zaman kerajaan Romawi, untuk membangun jalan tanah

Page 62: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|44

untuk menunjang mobilisasi pasukan perang dan alat perang

mereka. Metode perbaikan tanah dengan kapur kembali

dikembangkan yang lebih luas, selama Perang Dunia I dan Perang

Dunia II, yang bukan hanya digunakan pada pembangunan jalan,

namun juga diterapkan pada pembangunan landasan pesawat

tempur dan pesawat angkutan militer. Sampai sekarang perbaikan

tanah dengan kapur lebih berkembang pesat, karena sudah lebih

banyak digunakan untuk berbagai kepentingan pembangunan

infrastruktur, baik untuk jalan raya, landasan pesawat, reklamasi

lahan, backfill pada konstruksi dinding penahan, dan lain

sebagainya.

2. Karakteristik Bahan Stabilizer

Berdasarkan persyaratan dalam SNI 03-4147-1996,jenis

kapur yang direkomendasikan untuk digunakan sebagai bahan

perbaikan tanah adalah kapur padam dan kapur tohor.

Sebagaimana yang diketahui bahwa ada beberapa jenis

kapur, antara lain :

1) Kapur tohor (CaO), yaitu kapur dari hasil pembakaran batu

kapur pada suhu ± 90°C, dengan komposisi sebagian besar

berupa Kalsium Karbonat (CaCO3);

2) Kapur padam, yaitu kapur dari hasil pemadaman kapur

tohor dengan air, sehingga membentuk senyawa Kalsium

Hidrat [Ca(OH)2];

3) Kapur tipe I, yaitu kapur yang mengandung kalsium hidrat

[Ca(OH)2] tinggi, dengan kadar Magnesium Oksida (MgO)

paling tinggi 4% berat;

4) Kapur tipe II, yaitu kapur Magnesium atau Dolomit yang

mengandung Magnesium Oksida(MgO) lebih dari 4% dan

paling tinggi 36% berat.

3. Kriteria Tanah :

Page 63: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

45|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Sebagaimana diketahui bahwa dalam tindakan perbaikan

tanah dengan bahan stabilizer dari kapur adalah merupakan salah

satu metode kimia, maka tanah kriteria umum dari tanah yang

dapat distabilisasi denga kapur hanya tanah yang berbutir halus.

Tanah granuler (pasir dan lanau) tidak efektif untuk distabilisasi

dengan bahan kapur. Secara khusus kriteria tanah yang efektif

untuk diperbaiki dengan stabilizer dari bahan kapur adalah :

1) Jenis tanah lempung yang bersifat asam (pH , 7,00).

2) Tanah lempung dengan plastisitas tinggi.

3) Tanah lempung dengan swelling potential tinggi.

4) Tanah lempung dengan kompresibilitas tinggi.

5) Tanah lempung dengan permeabilitas tinggi.

Perbaikan dengan kapur dapat dilakukan pada tanah lempung

yang memiliki karakteristik seperti di atas, dengan tujuan untuk

memperbaiki karakteristik- karakteristik tersebut, sehingga dapat

meningkatkan kinerja tanah untuk memenuhi kepentingan dalam

mendukung konstruksi yang berdiri di atasnya.

4. Mekanisme Reaksi :

Pada perbaikan tanah dengan menggunakan bahan

stabilizer kapur tergolong sebagai reaksi sementasi (cementation

reaction). Sebagai contoh apabila digunakan jenis kapur tohor

(CaCo3), akan terjadi mekanisme reaksi dalam dua tahap, yakni :

1) Reaksi pertukaran ion (ionic change reaction) ; yaitu reaksi

yang terjadi seketika ketika kapur tohor terkena air (H2O),

yang mana antara ion-ion dari senyawa kapur tohor (Ca2+

dan CO32–), akan bereaksi dengan ion-ion dri senyawa air

(H+ dan OH–), dan membentuk senyawa baru. Mekanisme

reaksi pertukaran ion pada stabilisasi kapur dapat

diuraikan sebagai berikut :

CaCo3 + H2O Ca(OH)2 + H2CO3

Page 64: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|46

Selanjutnya senyawa kalsium hidroksida akan menghasil

muatan kation kalsium (Ca2+), melalui mekanisme reaksi

sebagai berikut :

Ca(OH)2Ca2+ + 2(OH– )

Selanjutnya lation Ca2+, akan bereaksi dengan mineral

tanah lempung dalam reaksi sementasi sehingga, dan

membentuk senyawa tanah lempung yang lebih stabil.

2) Reaksi sementasi ; yaitu reaksi antara kation Ca2+ dengan

anion-anion di dalam mineral tanah lempung, dan

mensubtitusi kation di dalam tanah yang memiliki muatan

netto dan/atau jari-jari kation yang lebih kecil, seperti

Natrium (Na+), Litium (Li+), dan lain-lain. Mekanisme reaksi

sementasi kapur dengan tanah lempung (kation Na+),

dapat digambarkan dengan mekanisme reaksisebagai

berikut :

M Na +Ca2+M Ca + Na+

low strength high strength

Persamaan reaksi di atas, memperlihatkan proses

terjadinya pertukaran kation Na+ dengan Ca2+ di dalam

mineral tanah lempung, yang menghasilkan konsistensi

lempung yang lebih stabil dibanding pada saat kation Na+

yang mengikat mineral lempung.

Hal penting yang perlu diketahui bahwa reaksi antara

tanah dengan kapur atau semen, hanya akan berlangsung saat air

hadir dan mampu membawa ion kalsium dan hidroksil ke

permukaan tanah, terutama pada lempungyang memiliki pH masih

tinggi. Reaksi tersebut akan berjalan melambat seiring dengan

menurunnya kadar air tanah, dan akan berhenti pada tanah pada

kondisi sangat kering (very dry soil). Secara umum mekanisme

Page 65: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

47|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

reaksi antara tanah lempung dengan kapur dapat ditunjukkan

dengan persamaan berikut (Ingles & Metcalf, 1980) :

NAS4H + CH NH +CAS4H NS + Residual Product

Yang mana :

S = SiO2 H = H2O N = Na2O

A = Al2O3 C = CaO2

Residual product = silika, alumina, atau kalsium aluminat.

Berdasarkan illustrasi di atas, dapat dipahami bahwa pada

pekerjaan perbaikan tanah dengan kapur, pemadatan tanah harus

dilaksanakan pada saat kondisi campuran tanah dengan kapur

masih memiliki kadar air. Pemadatan akan memberikan hasil yang

maksimal apabila pemadatan dilakukan pada kondisi kadar air

campuran tanah-kapur berada pada nilai yang optimum (wopt).

Mekanisme reaksi antara tanah liat dengan kapur, oleh

Berger (2007), dibagi atas dua tahapan waktu, yakni :

1. Reaksi Seketika (Immidiate Reaction), yang terjadi dalam

hitungan jam, menyebabkan terjadinya pengurangan kadar

air di dalam tanah. Reaksi ini berlangsung dengan mekanisme

sebagai berikut :

CaO +H2O → Ca (OH)2 + panas*)

Reaksi ini diikuti dengan proses flokulasi dan/atau aglomerasi

partikel tanah liat, ditunjukkan dengan perubahan tekstur

tanah, yang akan menyebabkan penurunan plastisitas,

sekaligus peningkatan kapasitas tanah (workability of soil).

2. Reaksi Jangka Panjang (Medium & Long Term Reaction), yang

terjdi dalam hitungan hari, minggu, bulan dan/atau tahun.

Reaksi yang terjadi pada tahap ini disebut reaksi pozzolanic

NH +C2SH or CSH 2CH

efek reaksi sebelum hidrasi kapur.

Page 66: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|48

antara partikel kapur dan tanah liat. Tingkat reaksi pozzolanic

tergantung pada tiga hal, yakni :

(1) Jumlah dan bentuk stabilitas dari mineral tanah.

(2) Temperature (setiap peningkatan 10oC / 50oF, maka

kecepatan reaksi akan berganda)

(3) Derajat keasaman tinggi (pH > 12), yang sangat

ditentukan oleh adanya anion OH–,ketersediaan kation

Ca2+, serta eksistensi air (H2O).

Reaksi pozzolanic akan menghasilkan kapur terhidrasi

(hydrated lime), yang merupakan bahan dasar terbentuknya

senyawa sementasi, dan dapat dijabarkan sebagai berikut :

(Ca(OH)2 + H2O + SiO2& Al2O3 CSH & CAH

Di dalam kondisi tertentu, apabila tanah asli memiliki

kandungan kapur yang tinggi, biasa dilakukan proses rekarbonasi

kapur(recarbonation of lime),yang bertujuan untuk mengurangi

kadar kapur di dalam campuran, sampai kadar kapur yang sesuai

kebutuhan untuk reaksi pozzolanic yang optimum.

Kelarutan senyawa silika dan senyawa alumina di dalam

massa tanah,sangat tergantung pada derajat keasamaan yang ada

pada tanah tersebut. Hal tersebut digambarkan oleh Berger (2007)

pada grafik berikut :

kapur pH>12 air lempung melarut bahan semen

Page 67: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

49|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 3.13.Pengaruh pH terhadap kelarutan Silika dan

Alumina (Berger, 2007)

Menurut Thompson R. Marshall (1970) dalam

Berger(2007), bahwa jenis mineral tanah liat mempengaruhi

jumlah kapur yang dibutuhkan untuk menghasilkan reaksi

pozzolanic. Pengaruh mineral tanah terhadap jumlah kapur yang

dibutuhkan, dan dampaknya terhadap kuat tekan bebas

(unconfined compression strength), dapat dilihat pada grafik

berikut :

Gambar 3.14.Pengaruh Mineral Tanah terhadap

Prosentase Kapur (Berger, 2007)

5. Perubahan Properties :

Page 68: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|50

Sebagaimana yang telah diuraikan sebelumnya bahwa

perbaikan tanah dengan bahan kapur dapat mempunyai berbagai

sasaran, tergantung dari kondisi tanah yang ada dan kebutuhan

konstruksi yang akan dibangun di atas lapisan tanah tersebut. Dari

beberapa hasil penelitian yang dilakukan oleh beberapa ahli,

tergambar perubahan terhadap beberapa parameter tanah yang

diperbaiki dengan bahan kapur, antara lain :

1) Perubahan parameter sifat indeks tanah :

Beberapa indikator perubahan parameter sifat indeks tanah

yang distabilisasi dengan kapur, seperti hasil penelitian Metcalf

(1959) yang menggambarkan hubungan antara kadar kapur

dengan perubahan sifat indeks tanah seperti yang tergambar di

bawah ini :

Gambar 3.15. Pengaruh Kadar Kapur Terhadap Parameter

Atterberg (Metcalf, 1959)

Page 69: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

51|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Selain gambaran dari hasil penelitin Metcalf di atas, oleh

Ramesh el al. (2013), menyatakan bahwa mekanisme fisiko-kimia

akan mengubah sifat indeks dari tanah yang dicampur dengan

kapur, akibat mekanisme pembentukan ketebalan lapisan ganda

yang terdifusi dan perubahan produk dari reaksi antara kapur

dengan tanah. Berbagai perubahan sifat indeks tanah tersebut

dapat dilihat pada uraian di bawah ini.

a) Batas cair tanah (liquid limit) menurun pada semua tingkat

umur campuran tanah-kapur. Hal ini disebabkan karena

depresi pada ketebalan lapisan ganda yang terdifusi pada

partikel tanah liat, dan menghasilkan partikelkasar akibat

pembentukan partikel yang terflokulasi. Gambaran

penurunan batas cair dari tanah yang distabilisasi dengan

kapur dapat dilihat pada grafik berikut.

Gambar 3.16. Batas cair pada persentase tailing tambang

&kapur untuk variasi umur campuran(Ramesh el al., 2013)

b) Batas plastistanah (plastic limit) menurun pada semua

tingkat umur campuran tanah-kapur. Hal ini disebabkan

karena penurunan ketebalan lapisan ganda yang dilipat

dari partikel tanah liat, dan hal ini akan meningkatkan

ketahanan geser tanah pada tingkat partikel dan juga

Page 70: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|52

flokulasi partikel tanah liat. Gambaran penurunan batas

plastis tanah yang distabilisasi dengan kapur dapat dilihat

pada grafik berikut.

Gambar 3.17. Batas plastispada persentase tailing tambang

&kapur untuk variasi umur campuran(Ramesh el al., 2013)

c) Batas susut tanah (shrinkage limit) meningkat pada semua

tingkat umur campuran tanah-kapur.Peningkatan batas

susut tanah disebabkan oleh flokulasi yang disebabkan

oleh kation. Reaksi aglomerasi berupa terjadinya

pertukaran ion (ionic change), dan akan efektifitasnya

terus meningkat seiring dengan pertambahan umur

campuran. Hal ini dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

Page 71: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

53|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 3.18. Batas susutpada persentase tailing tambang

&kapur untuk variasi umur campuran(Ramesh el al., 2013)

d) Indeks plastisitas tanah (plasticity index) menurun, dan

penurunannya cukup signifikan pada usia campuran

mencapai 30 hari.Penurunan indeks plastisitas adalah

indikasi perbaikan sifat tanah, dan nilainya semakin

meningkat seiring dengan peningkatan kadar kapur yang

dicampurkan. Hubungan antara nilai batas cair dengan

ideks plastisitas tanah yang distabilisasi dengan bahan

kapur dapat dilihat pada grafik berikut.

Page 72: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|54

Gambar 3.19. Nilai Indeks Plastisitas berdasarkan Nilai Batas

Cair pada campuran Tanah-Kapur(Ramesh el al., 2013)

Sedangkan menurut Muhmed & Wanatowski (2013), bahwa

penambahan kapur pada tanah kaolin dapat meningkatkan batas

cair hingga 20,6%, dan batas plastis meningkat sampai 23,6%,

sehingga dapat menurunkan indeks plastisitas sebesar 3%. Hal

tersebut dapat dilihat pada diagram berikut.

Gambar 3.20. Pengaruh Kapur Terhadap Batas-batas Atterberg

Pada Tanah Kaolin (Muhmed & Wanatowski, 2013)

Page 73: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

55|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

2) Perubahan kekuatan tanah :

Beberapa peneliti telah melaporkan hubungan yang signifikan

antara kadar kapur dengan peningkatan kekuatan tanah yang

distabilisasi dengan bahan kapur. Berikut ini akan digambarkan

beberapa hasil penelitian yang menunjukkan hal tersebut.

Gambar 3.21. Pengaruh Kadar Kapur Terhadap Kuat Tekan Bebas

(Metcalf, 1959)

Gambar 3.22. Pengaruh Umur Lime-Soil(5%-Kapur) Terhadap

Kuat Tekan Bebas (Metcalf, 1959)

Page 74: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|56

Sedangkan pengaruh umur campuran terhadap kekuatan

pada temperatur pencampuran tertentu, digambarkan Marshal

(1967) seperti pada grafik berikut.

Gambar 3.23.Pengaruh Umur Campuran terhadap Kekuatan pada

Temperatur Berbeda (Marshall, 1967)

Selain gambaran di atas menurut Doty (1980) dalam Berger

(2007), bahwa pengaruh umur campuran (curing time) terhadap

kuat tekan bebas (unconfined compression strength), pada

beberapa jenis tanah (klasifikasi tanah), dapat dilihat pada grafik

berikut.

Gambar 3.24.Pengaruh Umur Campuran terhadap UCCS

pada Jenis Tanah Berbeda (Berger, 2007)

Page 75: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

57|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Little et al. (1994) menyatakan bahwa tanah sub-grade yang

distabilisasi dengan kapur menunjukkan perbaikan struktural yang

signifikan dengan kekakuan meningkat antara 5 sampai 10 poin

(nilai DCP) di atas dasar tanah yang tidak distabilisasi.

Secara spesifik hasil penelitian berskala laboratorium oleh

Warsiti (2009) memberikan kesimpulan antara lain, bahwa tanah

yang distabilisasi dengan kapur akan mengalami kenaikan nilai

CBR, baik pada sample yang direndam (soaked sample) maupun

pada tanah yang tidak direndam (unsoaked sample). Kenaikan nilai

CBR tersebut dapat dilihat pada grafik berikut.

Gambar 3.25. Hubungan Prosentase Kadar Kapur Dengan CBR

(Warsiti, 2009)

Muhmed & Wanatowski (2013), menyatakan bahwa

penambahan kapur pada tanah kaolin dapat meningkatkan kadar

air optimum (wopt) dari 29,9% menjadi 33,3%, sehingga

penambahan bahan kapur mulai dari 5% akan memperlihatkan

peningkatan parameter kepadatan tanah. Hal tersebut dapat

dilihat pada grafik berikut.

Page 76: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|58

tenaga-tenaga terampil dalam bidang kependudukan dan

lingkungan hidup, serta pendidika

BAB – IV

PERBAIKAN TANAH

DENGAN METODE FISIK

Page 77: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

59|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

4.1. Pengertian Metode Fisik

Perbaikan tanah secara fisik, merupakan metode yang

bertujuan untuk meningkatkan kinerja tanah dalam berbagai

aspek, seperti daya dukung, penurunan (settlement),

permeabilitas, dan lain sebagainya. Untuk membedakan antara

perbaikan tanah secara fisik dengan perbaikan tanah secara

kimiawi, dapat dilihat dari mekanisme yang terjadi antara tanah

dengan bahan dan/atau usaha yang dilakukan. Penggunaan bahan

(stabilizer) yang tidak bereaksi secara kimiawi dengan mineral

tanah, tergolong sebagai perbaikan tanah secara fisik. Contoh

penerapan sistem drainase (vertical and horisontal drain),

walaupun menggunakan material untuk mengalirkan air tanah,

namun tidak bereaksi secara kimiawi dengan mineral tanah,

melainkan hanya berfungsi menurunkan kadar air atau derajat

kejenuhan di dalam massa tanah. Demikian pula dengan

penyinjikan bahan perekat mekanis ke dalam lapisan tanah yang

loose dan porous. Sepanjang bahan perekat mekanis (resin) tidak

mengakibatkan reaksi kimia dengan mineral tanah, maka

perbaikan tersebut dikategorikan sebagai metode perbaikan fisik

tanah. Jenis perbaikan fisik yang paling sering dan paling mudah

dilaksanakan adalah metode pemadatan tanah. Pemadatan tanah

merupakan upaya perbaikan karakteristik tanah dengan jalan

mengurangi porositas tanah, yaitu dengan menyalurkan enersi

dari pembebanan melalui permukaan tanah, baik berupa beban

statis (konsolidasi) maupun beban dinamis (pemadatan).

Pemilihan tipe dan jenis perbaikan tanah secara fisik, tidak

terlepas dari 4 hal yang perlu dipertimbangkan, yakni :

(1) Jenis tanah yang akan diperbaiki.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 78: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|60

(2) Parameter tanah yang memerlukan perbaikan, serta

tingkat perbaikan yang diperlukan sesuai kebutuhan

konstruksi.

(3) Biaya perbaikan yang diperlukan.

(4) Ketersediaan material dan peralatan untuk perbaikan.

Berbagai metode fisik yang biasa dilakukan dalam upaya

perbaikan tanah, antara lain :

(1) Metode Pemadatan (Compacted Method)

(2) Metode Konsolidasi (Consolidated Method)

(3) Metode Pengeringan (Dewatering Method)

(4) Metode Penggantian (Replacement Method)

(5) Metode Perekatan Partikel Tanah (Gluing Method)

(6) Dan berbagai jenis pengembangannya.

Dalam buku ini penulis akan medeskripsikan masing-

masing metode tersebut, berikut beberapa dampak dari perlakuan

dari perbaikan kinerja tanah.

4.2. Pemadatan Tanah Dengan Metode Pemadatan

Perbaikan tanah dengan pemadatan dilakukan dengan

menyalurkan enersi berupa beban dinamis (dynamic load) dari

permukaan tanah ke dalam lapisan tanah di bawah permukaan.

Metode seperti ini sangat umum digunakan dalam perbaikan

lapisan tanah dasar (subgrade) di bawah lapis perkerasan jalan

(pavement) atau pada jalur landasan pesawat (runway) pada

bangunan bandara.

Dalam pemanfaatan material tanah, maka tanah biasa

dipergunakan sebagai bahan bangunan seperti pada tubuh

bendungan, badan tanggul, atau base perkerasan jalan. Disamping

itu tanah juga merupakan lapisan dasar pendukung bangunan

pondasi berbagai macam bangunan.Apabila kondisi tanah kurang

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 79: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

61|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

baik, maka perlu dilakukan perbaikan, dan metode pemadatan

adalah salah satu cara perbaikan tanah yang sering dilakukan, baik

pada tanah sebagai material bangunan maupun sebagai lapisan

dasar pendukung pondasi.

Peristiwa bertambahnya berat volume kering pada tanah

akibat beban dinamis disebut ”pemadatan”. Akibat beban dinamis

butir-butir tanah akan merapat satu sama lain, sehingga

mengakibatkan berkurangnya rongga udara di dalam

tanah.Sedangkan ”konsolidasi” adalah pengurangan secara pelan-

pelan volume pori di dalam tanah, yang mengakibatkan

bertambahnya berat volume kering tanah, sebagai akibat

bekerjanya beban statis dalam periode tertentu.

Teknik perbaikan tanah meliputi perubahan karakteristik

tanah dengan tindakan fisik, seperti getaran baik pada tanah yang

tidak dicampur, maupun tanah yang dicampur dengan bahan

pencampur dari bahan yang lebih kuat. Tujuan dari perbaikan

tanah dengan pemadatan antara lain adalah :

(1) Meningkatkan daya dukung tanah ; yang mana pemadatan

dapat mengakibatkan meningkatnya berat volume () pada

tanah, sehingga akan memperbesar daya dukung tanah.

qu = c.Nc + .h.Nq + ½ ..N .................... (4.1)

(2) Meningkatkan kekuatan geser tanah ; yang mana peningkatan

berat volume tanah akan meningkatkan tegangan () tanah,

dan penurunan angka pori tanah akan menurunkan pula

tekanan pori (u) pada tanah.

= c + (.h – u).tan .................... (4.2)

(3) Mengurangi permeabilitas tanah ; yang mana dengan

penurunan angka pori akan menurunkan debit air yang

mampu menembus massa tanah.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 80: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|62

tAh

LQk

.

. .................... (4.3)

(4) Mengurangi kompresibiltas tanah ; yang mana pemadatan

tanah akan membuat perubahan angka pori sebelum dan

setelah bekerjanya beban bangunan menjadi kecil, sehingga

koefisien pemampatan (av) akan menurun pula.

21

21

pp

ee

p

eav

.................... (4.4)

(5) Mengurangi volume change (perubahan volume) pada tanah

sebagai akibat dari perubahan kadar air tanah, yang mana

dengan pori yang mengecil akan menjadikan perubahan angka

pori yang kecil pula.

1

21

1 11 e

ee

e

paV v

.................... (4.5)

(6) ...................................................................................... Me

mpercepat proses penurunan sebelum tanah dibebani

konstruksi dan/atau mengurangi penurunan pada saat beban

konstruksi suah bekerja, baik penurunan mutlak (absolute

settlement) maupun penurunan diferensial (differential

settlement).

(7) ...................................................................................... Me

ngurangi atau menghilangkan potensi atau risiko likuifaksi

(liquefaction) jika terjadi gempa bumi atau getaran besar.

Pada proses pemadatan akan memperlihatkan fenomena

bahwa “berat volume kering” akan bertambah seiring

penambahan kadar air. Pada kadar air nol (w=0), berat volume

tanah basah (b) akan sama dengan berat volume tanah kering

(d).

Apabila kadar air ditambahkan secara berangsur-angsur

dan pemadatan tetap dilakukan dengan nilai usaha pemadatan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 81: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

63|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

yang sama, maka berat butiran tanah per satuan volume juga akan

bertambah. Pada saat kadar air melampaui kadar air tertentu,

terlihat fenomena lain bahwa kenaikan kadar air justru akan

mengurangi berat volume kering pada tanah, maka nilai kadar air

tersebut dinamakan “kadar air optimum”. Menurunkan nilai berat

volume kering pada kadar air optimum tersebut, karena air yang

ditambahkan bukan lagi melunakkan partikel tanah, tetapi justru

mengisi rongga yang seharusnya diisi oleh butiran padat. Untuk

menjelaskan korelasi antara penambahan kadar air dengan

perubahan berat volume tanah, seperti yang diperlihatkan pada

gambar berikut.

Gambar 4.1. Kadar Air vs Berat Volume pada Pemadatan

Faktor utama yang mempengaruhi hasil pemadatan pada

tanah, adalah :

a. Kadar air tanah pada saat pemadatan.

b. Jenis tanah yang dipadatkan.

c. Enersi pemadatan per volume satuan tanah.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 82: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|64

Kadar air sangat mempengaruhi tingkat pemadatan yang

dihasilkan. Kadar air tanah yang terlalu tinggi akan memberikan

nilai capaian berat volume kering yang kecil karena sebagian besar

pori terisi air ketika pemadatan, sehingga pasca pemadatan

partikel tanah akan kembali lepas akibat penuapan air tanah.

Demikian pula bila kadar air tanah terlalu rendah, maka saat

pemadatan partikel tanah tidak mudah terdistorsi untuk

menyusun komposisi yang rapat, sehingga berat volume kering

yang dihasilkan juga menjadi kecil, karena sebagian besar pori

terisi udara. Oleh karena itu sangat penting di dalam pekerjaan

pemadatan untuk mencari nilai kadar air optimum (wopt),yang

dapat memberikan hasil pemadatan yang optimal dengan capaian

berat volume kering yang maksimum pada tanah.

Jenis tanah yang digambarkan dengan distribusi ukuran

butir, bentuk butiran, berat jenis, dan mineral lempung yang

terdapat dalam tanah, sangat berpengaruh pada berat volume

kering maksimum dan kadar air optimum pada tanah. Untuk

menggambarkan hubungan tersebut, berdasarkan hasil pengujian

terhadap berbagai jenis tanah berdasarkan prosedur ASTM D-698,

diperlihatkan dalam gambar berikut ini.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 83: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

65|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.2. Kurva Kadar Air vs Berat Volume Kering untuk

mendapatkan woptbeberapa jenis tanah(ASTM-698)

Pada kurva di atas, terlihat bahwa untuk jenis tanah

berpasir, d cenderung berkurang saat kadar air bertambah. Hal ini

disebabkan karena hilangnya tekanan kapiler dalam pori tanah

pasir, saat kadar air bertambah. Pada kadar air rendah tekanan

kapiler dalam rongga pori menghalangi kecenderungan partikel

tanah untuk bergerak (distorsi), sehingga butiran cenderung akan

merapat (padat).

Pengaruh Enersi Pemadatan, dapat dilihat pada besarnya

enersi pemadatan per volume satuan (E), yang dinyatakan dengan

persamaan sebagai berikut :

V

HWNlNbE

... .................... (4.6)

Yang mana :

E = enersi pemadatan per volume satuan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 84: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|66

Nb = jumlah pukulan per lapisan

Nl = jumlah lapisan

W = berat penumbuk

H = tinggi jatuh penumbuk

V = volume mould

Contoh :

Pada uji Standar Proctor :

)/,()/(

)).(,).().(( 33

559212375301

155325mkJ

ft

lbftE

Pada uji Modified Proctor :

)/,()/(

),).().().(( 33

3107722500301

5110525mkJ

ft

lbftE

1 kilo Joule/m3 = 20,88 ft-lb/ft3.

Apabila enersi pemadatan per volume satuan berubah,

maka akan mengakibatkan perubahan mendasar pada kurva

hubungan antara berat volume kering dengan kadar air. Hal ini

dapat dilihat pembuktiannya pada pengujian pemadatan (Standar

Proctor) terhadap jenis tanah lempung berpasir, dengan

memberikan enersi pemadatan yang berbeda-beda, mulai dari 20

pukulan sampai 50 pukulan per lapisan. Jumlah enersi yang

diterapkan pada setiap pengujian dihitung dengan persamaan

enersi di atas, yang hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.1. Korelasi Jumlah Pukulan &Enersi Pemadatan

No. Kurva Jumlah pukulan per

lapisan (Nb)

Enersi pemadatan

(ft-lb/ft3)

1 20 9900

2 25 12375

3 30 14850

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 85: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

67|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

4 50 24750

Catatan : 1 ft-lb/ft3 = 47,88 J/m3 atau 1 kJ/m3 = 20,88 ft-lb/ft3.

Sumber : Braja M.Das,1994

Dari pengujian kadar air dan berat volume kering yang

dilakukan terhadap sampel yang dipadatkan dengan empat ragam

energi pemadatan di atas, hasilnya digambarkan dalam grafik.

Dari grafik dan tabel di atas, maka dapat disimpulkan dua

hal penting, yakni :

(1) Jika enersi ditambah, berat volume kering maksimum juga

bertambah.

(2) Jika enersi ditambah, kadar air optimum akan berkurang.

Kedua fenomena tersebut hampir berlaku umum pada

semua jenis tanah, akan tetapi perlu diingat bahwa derajat

kepadatan tidak langsung,bertambah secara proporsional dengan

penambahan enersi pemadatan.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 86: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|68

Gambar 4.3. Pengaruh Enersi Pada Hasil Pemadatan (Braja M.Das,1994)

Dalam pekerjaan pemadatan tanah, sebelumnya harus

dilakukan penetapan spesifikasi pemadatan. Ada dua spesifikasi

pada pemadatan tanah, yakni :

(1) Spesifikasi untuk pelaksanaan pemadatan

(2) Spesifikasi hasil akhir pemadatan

Pengujian pemadatan tanah di laboratorium dilaksanakan

terhadap contoh tanah (sample) yang diambil dari lokasi

pengambilan (quarry) dalam bentuk tanah asli (borrow material).

Dengan prosedur ini dapat dihasilkan sifat-sifat teknis tanah

timbunan yang dibutuhkan dalam perencanaan. Sesudah

bangunan tanah direncanakan seperti tanggul, jalan, bendung,

bendungan, dan sebagainya.

Selanjutnya ditentukan spesifikasi hasil akhir, yang akan

menjadi pedoman standar dalam pengontrolan kualitas pekerjaan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 87: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

69|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

pemadatan.Untuk spesifikasi hasil akhir dari pemadatan,

parameter ”kepadatan relatif (Rc)” sangat penting. Kepadatan

relatif untuk pelaksanaan didasarkan pada hasil pengujian di

laboratorium, yaitu perbandingan antara berat volume kering di

lapangan dengan berat volume kering di laboratorium (Proctor

standar atau Proctor modified).

Pertimbangan ekonomis untuk memperoleh hasil

pemadatan dapat dillustrasikan seperti pada kurva berikut :

Gambar 4.4. Garis Optimum Faktor Ekonomis Dalam Memperoleh Hasil Pemadatan Optimal.

Kurva di atas memperlihatkan gambaran hasil pemadatan

pada tanah yang sama dengan 3 macam enersi pemadatan yang

berbeda.

- Kurva-A ; adalah kurva pemadatan yang diperoleh dari alat

pemadat standar. Kemudian untuk memperoleh kepadatan

sebesar 90% dari kepadatan maksimum, maka kadar air tanah

yang akan dipadatkan harus diatur antara kadar air w1 dan w2.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 88: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|70

Interval kadar air dari w1 sampai w2, didapat dengan menarik

garis horisontal 90% dari maks pada kurva-A. Jika tanah yang

akan dipadatkan kadar air berada di luar interval w1 sampai

w2, maka sulit diperoleh hasil pemadatan sesuai yang

direncana.

- Kurva-B dan Kurva-C ; adalah kurva pemadatan yang

diperoleh dengan mengurangi enersi pemadatan. Enersi

pemadatan yang paling ekonomis adalah bila kadar air tanah

pada saat pemadatan sebesar w3. Interval kadar air tanah

yang paling baik dilakukan (aspek efisiensi enersi) di lapangan

adalah tanah dengan kadar air antara wopt sampai w3.

Pemadatan tanah pada kondisi basah optimum, pada

umumnya akan menghasilkan kuat geser yang lebih rendah

dibandingkan dengan pemadatan pada kondisi kering optimum.

Selain itu potensi kembang susut dan sifat permeabilitas sangat

dipengaruhi pula oleh kadar air tanah yang dipadatkan. Oleh

karena itu parameter yang penting untuk ditentukan pada

spesifikasi hasil pemadatan adalah :

(1) Tingkat kepadatan relatif (%)

(2) Interval kadar air tanah yang dipadatkan

Untuk pekerjaan pemadatan tanah yang berskala besar

seperti pada bendungan tanah, maka perlu pula ditentukan

parameter pemadatan yang meliputi :

a. Jenis alat pemadat

b. Berat mesin pemadat

c. Jumlah lintasan mesin pemadat

d. Ketebalan tiap lapisan pemadatan.

Disamping pengaruh karakteristik tanah, faktor

karakteristik mesin pemadat da prosedur pelaksanaan pemadatan,

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 89: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

71|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

juga sangat mempengaruhi hasil dari pekerjaan pemadatan tanah.

Ada lima faktor prosedur pemadatan, yang sangat penting

dicantumkan dalam spesifikasi pelaksanaan pemadatan, yakni :

(1) Jenis alat pemadat lengkap dengan spesifikasi detail,

(2) Frekuensi operasi mesin penggilas,

(3) Tebal lapisan yang dipadatkan,

(4) Jumlah lintasan penggilas, dan

(5) Kecepatan lintasan.

Jenis alat pemadat biasanya diambil sesuai ketersediaan

alat di lokasi pekerjaan. Sedangkan frekuensi operasi masing-

masing alat pemadat telah menjadi spesifikasi alat (walaupun

dapat diatur bila dikehendaki). Hal yang perlu diuji (field

experimental) adalah tebal lapisan, jumlah dan kecepatan lintasan.

Untuk memperlihatkan pengaruh jumlah lintasan dan

kecepatan mesin penggilas, dengan menggunakan mesin pemadat

seberat 7700 kg pada tanah lempung dengan batas cair yang

tinggi, dan pada pasir bergradasi baik, diperlihatkan pada kurva

berikut.

Pada kurva tersebut digambarkan hasil pemadatan dengan

menggunakan tiga macam kecepatan mesin penggilas, yakni 0,75

mph, 1,5 mph, dan 2,25 mph. Dari grafik tersebut terlihat bahwa

kepadatan tanah akan bertambah oleh kenaikan jumlah lintasan

sampai pada suatu titik tertentu.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 90: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|72

Gambar 4.5. Pengaruh Jumlah dan Kecepatan Lintasan terhadap Berat Volume Kering (D’Appolonia, 1969 dalam Hary C., 2006)

Ketebalan lapisan tanah yang dipadatkan sangat

mempengaruhi jumlah lintasan yang dibutuhkan oleh alat

pemadat untuk mendapatkan kondisi kepadatan yang diinginkan.

Makin tebal lapisan tanah yang dipadatkan, makin besar pula

enersi yang dibutuhkan, sehingga diperlukan jumlah lintasan

penggilas yang lebih banyak. Sebaliknya, jika energi yang

diaplikasikan terlalu besar maka partikel tanah akan mengalami

fraksi, sehingga kepadatan yang dihasilkan juga tidak optimal.

Hubungan antara ketebalan lapisan tanah dengan jumlah lintasan

yang diperlukan dapat dilihat pada kurva berikut.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 91: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

73|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.6. Hubungan Jumlah Lintasan dengan Kedalaman Pemadatan (D’Appolonia, 1969 dalam Hary C., 2006)

Studi yang dilakukan oleh D’Appolonia (1969) dalam Hary

C. (2006), menggunakan mesin penggila seberat 5670 kg, yang

dioperasikan pada frekuensi 27,5 Hz, tanah pasir Indiana Utara

dengan tebal lapisan 240 cm. Kerapatan relatif awal (Drawal)

sebesar 50% sampai 60%. Uji pemadatan dilaksanakan di lapangan

pada lubang uji (test pit).Dari kurva di atas, terlihat bahwa

kepadatan tanah akan bervariasi terhadap kedalamannya. Pada

kedalaman 15 cm bagian atas tanah akan melonggar akibat vibrasi

penggilas, dan kepadatan maksimum terjadi pada kedalaman 1,5

feet (45 cm). Hal lain yang terlihat dari gambar di atas, adalah

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 92: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|74

bahwa pada jumlah lintasan di atas 5 kali, maka kedalaman dan

kenaikan kepadatan tanah sudah tidak signifikan lagi.

Prosedur penentuan ketebalan lapisan tanah yang akan

dipadatkan untuk memenuhi kerapatan relatif (Dr) tertentu, dapat

dilakukan sebagai berikut :

(1) Buat kurva hasil uji pemadatan di lapangan dengan 5 kali

lintasan.

(2) Bila misalnya diinginkan kerapatan relatif minimum

(Drminimum) 75%, maka buatlah beberapa kurva yang sama

dengan kurva di atas pada kertas transparan.

(3) Impitkan beberapa kurva transparan tersebut di atas kurva

pertama secara bersusun, sehingga didapatkan tebal

efektif untuk mencapai kerapatan relatif yang diinginkan.

Cara penentuan ketebalan lapisan yang akan dipadatkan

diperlihatkan pada gambar berikut, yang mana ditemukan bahwa

untuk memenuhi kerapatan minimum (Drmin = 75%), maka

diperlukan ketebalan lapisan tanah sebesar 1,5 ft atau 45 cm.

(a) Hasil pemadatan lapangan dengan 5 lintasan. (b) Penentuan tebal lapisan yang memenuhi syarat Dr=75%

Gambar 4.7. Penentuan Tebal Lapis Pemadatan (D’Appolonia, 1969 dalam Hary C., 2006)

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 93: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

75|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

4.3. Perbaikan Tanah Dengan Metode Konsolidasi

Telah diuraian sebelumnya bahwa perbaikan tanah dengan

metode konsolidasi adalah pemadatan dengan menggunakan

pembebanan statis. Oleh karena itu pemadatan yang murni

dengan metodekonsolidasi membutuhkan waktu yang cukup

lama, sehingga metode ini hanya sesuai diaplikasikan pada lapisan

tanah yang kebutuhan penggunaannya masih cukup lama. Oleh

karena itu metode ini hampir tidak pernah diaplikasi sendiri,

melainkan dikombinasikan dengan metode lainnya, seperti sistem

drainase air tanah (vertical drain dan horizontal drain)

Perbaikan tanah dengan metode konsolidasi secara umum

dapat diartikan sebagai upaya yang dilakukan dengan

menempatkan beban statis yang bersifat sementara (pre-loading)

di atas lapisan tanah yang akan diperbaiki. Akibat beban tersebut,

maka tanah akan mengalami pemadatan akibat tekanan dari

beban sementara tersebut. Oleh karena proses konsolidasi

membutuhkan waktu yang lama, maka biasanya metode

konsolidasi tidak berdiri sendiri, melainkan dikombinasi dengan

metode lain kombinasi dengan metode drainase (penyaluran air

tanah ke permukaan tanah). Penempatan beban sementara

(umumnya berupa pengisian tanah) di lokasi sebagai pre-loading

dimaksudkan agar terjadi proses konsolidasi pada tanah, sebelum

membangun struktur yang direncanakan. Proses ini bertujuan

untuk memperbaiki tanah dengan mengompres tanah, sehingga

dapat meningkatkan kekakuan dan kekuatan gesernya. Untuk

lapisan tanah yang jenuh air, penempatan drainase berupa saluran

buatan (prefabricated vertical drains - PVDs), ditempatkan

sebelum pemberian beban pre-loading agar mempercepat

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 94: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|76

pengaliran air tanah ke permukaan (drainase air tanah), dan

mengurangi waktu konsolidasi.

(a) Skema (b) Implementasi Lapangan

Gambar 4.8. Skema dan Penerapan Prefabricated Vertical Drains (James D. Hussin, 2006)

Jenis tanah yang paling sesuai untuk penerpan metode ini

antara lain pada tanah lunak, dan tanah yang berbutir halus, oleh

karena pada tanah lunak umumnya mudah ditembus dengan

PVDs, sedangkan pada lapisan tanah yang kaku diperlukan

pengeboran awal (pre-drilling).

Penyaluran vertikal (vertical drain) biasanya digunakan

untuk memperbaiki tanah yang bergradasi halus dan jenuh. Teknik

ini meliputi cara vertikal drain dari bahan pabrikasi, dengan grid

tertentu ke dalam lapisan tanah. Pada saat tanah menerima

pembebanan, maka vertikal drain akan berfungsi membantu

proses evakuasi air pori ke permukaan, sehingga memungkinkan

proses konsolidasi tanah berjalan dengan cepat. Biaya utama yang

diperlukan pada penerapan metode ini adalah biaya untuk

pemberian pre-loading di atas permukaan tanah.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 95: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

77|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.9. Susunan Vertikal Drain

(Soletanche-Bachy. 2015)

Salah satu metode preloading yang dilakukan oleh Chu &

Yan (2011) adalah metod “vacuum preloading method”. Yang

diterapkan pada perbaikan tanah lunak untuk subgrade jalan.

Skema metode ini diperlihatkan pada gambar berikut.

Gambar 4.10. Prinsip Kerja Vacuum Preloading Method

(Chu & Yan, 2011)

Hasil dari penerapan metode vacuum preloading,

menunjukkan adanya korelasi yang signifikan antara pengurangan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 96: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|78

penurunan (reduce of settlement) terhadap usia perbaikan yang

dilakukan pada beberapa kedalaman tanah. Hal ini dapat dilihat

pada frafik di bawah ini.

Gambar 4.11. Korelasi Penurunan vs Durasi dari hasil Vacuum

Preloading Method (Chu & Yan, 2011)

Menurut Chu & Yan (2011), bahwa metode vacuum

preloading efektif diterapkan untuk perbaikan tanah liat lunak.

Metode ini lebih murah dan lebih cepat, dibandingkan dengan

metode fill surchange. Hal yang penting dilakukan adalah

mengukur baik penurunan maupun tekanan air pori untuk

menghitung tingkat konsolidasi dan mengevaluasi kinerja dari

perbaikan tanah yag dilaksanakan. Kedalaman efektif untuk

penerapan metode vacuum preloading adalah lebih dari 10 m.

Dari hasil penelitian Chu & Yan (2011) digambarkan nilai

pengurangan tekanan air pori yang terjadi yang juga berkorelasi

dengan durasi pelaksanaan dari vacuum preloading. Hal ini dapat

dilihat pada grafik berikut.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 97: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

79|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.12. Reduksi Tekanan Air Pori vs Durasi dari hasil

Vacuum Preloading Method (Chu & Yan, 2011)

Selain memperkenalkan metode vacuum preloading, Chu &

Yan (2011) juga melakukan perbaikan tanah dengan metode

Explosive Replecement yang telah lama dikenal orang.

Pemadatan eksplosif (explosive compaction) telah menjadi

metode yang digunakan untuk memadatkan tanah granular lepas

(loose granular soils). Penggantian eksplosif (explosive

replecement) adalah dengan metode yang menggunakan bahan

peledak untuk melepaskan lapisan tanah liat yang lunak, kemudian

menggantinya dengan bahan batu pecah. Hal ini dapat diterapkan

bila lapisan tanah lunak yang akan diperbaiki relatif dangkal dan

bahan batu pecah tersedia.

Menurut Chun & Yan (2011), bahwa metode explosive

replecement lebih cepat dari pada preloading dan lebih murah dari

pada penerapan soil-cement. Hal ini efektif bila lapisan tanah

lunak diganti kurang dari 10 m. Metode ini sangat sesuai untuk

pembangunan jalan di daerah pegunungan dimana batuan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 98: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|80

tersedia (misalnya, sebagai bagian dari terowongan untuk proyek

jalan yang sama).

4.4. Perbaikan Tanah Dengan Metode Pengeringan

Dewatering adalah istilah yang digunakan untuk

menggambarkan tindakan menghilangkan air tanah atau air

permukaan dari lokasi konstruksi. Biasanya proses pengeringan

dilakukan dengan memompa atau menguapkan, dan biasanya

dilakukan sebelum penggalian dilakukan lebih dalam, yang

mungkin menyebabkan masalah dalam pelaksanaan penggalian.

Metode dewatering diterapkan pada lokasi konstruksi, yang

tergenang air baik oleh air permukaan maupun yang tergenang

akibat tingginya muka air tanah.

Pelaksanaan pengurasan yang benar, harus mematuhi

beberapa ketentuan yang tidak akan menimbulkan dampak

terhadap lingkungan sekitarnya, baik lingkungan sosial maupun

lingkungan hidup secara lebih luas. Dalam pelaksanaan konstruksi,

lokasi pekerjaan harus bebas dari genangan air agar pekerjaan

dapat berlangsung dengan baik dan aman. Pemilik proyek

biasanya cenderung menggunakan pompa air untuk mengeringkan

air dari lokasi pekerjaannya. Tetapi jika mereka tidak

memperhatikan tempat pembuangan air, erosi dan masalah

lainnya mungkin terjadi. Hal seperti ini akan menimbulkan

permasalahan baru dalam pelaksanaan konstruksi.

Stabilitas tanah yang didapatkan dari proses dewatering,

biasanya berlaku jangka pendek, yakni hanya selama periode

pelaksanaan konstruksi saja, yang dimaksudkan untuk

memberikan kenyamanan dan keamanan kerja, sehingga

pelaksanaan konstruksi dapat berlangsung dengan baik dan

sempurna. Kecuali jika elevasi air tanah tidak kembali meningkat

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 99: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

81|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

setelah proses pengurasan dilakukan, maka hasil perbaikan

dengan dewatering dapat berfungsi permanen. Hal semacam ini

dapat dihasilkan apabila saluran pengaliran dapat berfungsi

sepanjang waktu.

Dewatering harus dilakukan dengan benar agar tidak

mengikis tanah di lokasi konstruksi. Oleh karena penting untuk

memilih lokasi terbaik untuk pembuangan air, dan sedapat

mungkin mungkin berada jauh dari badan air atau cekungan air.

Dalam proses pengeringan air tidak boleh dipompa langsung ke

lereng. Saluran yang digunakan untuk pengeringan harus stabil

dan lebih baik jika sudah terlindungi dengan rumput atau tumbuh-

tumbuhan. Selain itu pelaksanaan pengeringan harus dihindari

pada saat hujan deras, karena infiltrasi air hujan akan

memperlambat proses pengurasan, bahkan dewatering bisa tidak

berfungsi sama sekali.

Pelaksanaan dewatering dapat mempengaruhi berbagai

aspek, baik terhadap kondisi air tanah, maupun pengaruhnya

terhadap lapisan tanah yang dikeringkan airnya. Salah satu

dampaknya adalah turunnya muka air tanah seperti yang

digambarkan berikut.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 100: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|82

Gambar 4.13. Pengaruh Dewatering terhadap Muka Air Tanah (Patrick Powers, 1992) ; (a) m.a.t sebelum dipompa (effluent stream) ;

(b) m.a.t setelah pemompaan (Influent stream)

Menurut Patrick Powers (1992) bahwa pelaksanaan

dewatering akan menimbulkan permasalahan berupa penurunan

(settlement), dapat diakibatkan oleh beberapa hal, yakni :

1) Keluarnya partikel halus (fines) dari tanah melalui sumur

pompa yang tidak tersaring.

2) Pemompaan terbuka dari lubang galian yang kurang baik,

sehingga menimbulkan boils dan piping di dalam lapisan

tanah, atau kelaurnya tanah dari lereng, atau keluarnya tanah

dari permukaan terowongan. Boils pada lapisan tanah akan

menurunkan kekuatan tanah, dan akhirnya akan

mengakibatkan penurunan struktur dalam jangka panjang.

3) Terjadinya konsolidasi terutama pada tanah lanau atau

lempung yang bersifat kompresif, atau pada pasir lepas (loose

sand), karena adanya peningkatan tegangan efektif di dalam

tanah.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 101: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

83|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.14. Efek Dewatering Pada Lapisan Kompressibel

(Patrick Powers, 1992)

Dari ilustrasi pada gambar di atas, dapat diketahui bahwa

selain dapat meningkatkan penurunan, akibat dari pelaksanaan

dewatering juga dapat menurunkan tekanan overburden di dalam

tanah. Hal ini disebabkan karena mengecilnya tekanan air pori di

dalam tanah, seperti yang dijabarkan dalam persamaan berikut.

Po = eff + pw .................... (4.7)

Po = eff + w.hw .................... (4.8)

Pada saat tanah kering, hw = 0, maka :

Po = eff + 0

Po = eff = d.h .................... (4.9)

Yang mana :

Po = tekanan overburden (tekanan total)

eff= tegangan efektif (tekanan butir)

w = berat volume air

d = berat volume butiraan (berat volume kering)

hw = tinggi muka air tanah dari titik yang ditinjau

h = tinggi permukaan tnah dari titik yang ditinjau

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 102: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|84

Gambar 4.15. Diagram Tegangan vs Angka Pori Pada Lempung

Kompresibel (Patrick Powers, 1992)

Kurva hubungan tegangan dengan angka pori tanah seperti

yang digambarkan di atas memperlihatkan adanya dampak

samping (side effect) yang lain dari dewatering adalah

menurunnya tegangan tanah akibat terjadinya poses

recompression dan decompression karena keluarnya air dari pori

tanah.

4.5. PerbaikanDengan Pergantian Tanah

Teknik perbaikan tanah dengan metode penggantian tanah

(soil replacement) merupakan salah satu metode tertua dan paling

sederhana yang sering diterapkan dalam memperbaiki kondisi dan

daya dukung tanah. Daya dukung pondasi dapat diperbaiki dengan

mengganti tanah yang buruk (misalnya tanah organik atau tanah

lempung lunak), dengan bahan yang lebih baik dan kompeten

seperti pasir, kerikil atau batu pecah. Hampir semua tanah dapat

digunakan seabagi bahan pengisi, namun beberapa jenis tanah

yang sulit dipadatkan bila digunakan sebagai lapis pengganti

(Abdel Salam, 2007)

Penggunaan tanah pengganti di bawah pondasi dangkal

dapat mengurangi penurunan konsolidasi (consolidation

settlement), sekaligus dapat meningkatkan daya dukung tanah.

Cara seperti ini memiliki beberapa kelebihan dibanding

penggunaan teknik lain, atau penggunaan pondasi dalam (deep

foundation), karena lebih ekonomis dan waktu pelaksanaan

konstruksinya yang lebih cepat. Namun terlepas dari keuntungan

sistem penggantian tanah, permasalahan penentuan ketebalan

tanah pengganti yang selama ini didasarkan pada pengalaman

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 103: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

85|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

yang dalam banyak kasus masih dipertanyakan (Gabr, 2012).

P.C.Varghese (2005) menyatakan bahwa zona dengan tegangan

tinggi pada tanah di bawah pondasi dangkal (shallow foundation),

hanya 1 sampai 1,5 dari luasnya yang dapat diganti dengan tanah

yang baik (replacement area).

Abdel Salam (2007) dan Abdel Fatah (2014) menyelidiki

pengaruh penggunaan berbagai jenis tanah, dan ketebalan lapisan

pengganti untuk peningkatan daya dukung dan pengurangan

penurunan konsolidasi pada tanah liat lunak secara eksperimental.

Kedua peneliti tersebut menyimpulkan bahwa, dengan

meningkatnya ketebalan lapisan pengganti, maka penurunan

vertikal (vertical settlement) akan berkurang.

Berkaitan dengan keraguan dan perdebatan terhadap

ketebalan lapis pengganti yang optimum untuk meningkatkan

kinerja tanah yang bersifat lunak, maka Gaafer et al. (2015)

menyimpulkan bahwa ada kebutuhan mendesak untuk

mempelajari teknik pemindahan dan penggantian untuk

memperbaiki perilaku tanah dengan mempertimbangkan

persyaratan geoteknik (yaitu daya dukung dan penurunan), serta

biaya untuk mencapai ketebalan lapisan pengganti optimum, dan

bahan yang paling sesuai dengan total biaya minimum dari

konstruksi pondasi yang dikerjakan.

Penerapan metode penggantian tanah secara konvensional

dapat dilakukan untuk perbaikan lapisan tanah permukaan yang

dangkal. Akan tetapi jika lapisan tanah yang hendak diperbaiki

cukup dalam, seperti misalnya untuk peningkatan daya dukung

pada pondasi tiang, maka metode ini dapat dilakukan dengan

melakuka kombinasi dengan metode lain, seperti metode

pemadatan dalam (deep soil mixing = DSM), metode stone column,

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 104: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|86

vibro replecement, dan lain-lain. Uraian tentang penggambungan

beberapa metode akan dibahas pada bab selanjutnya.

4.6. Perbaikan Dengan Perekatan Butir Tanah

Interaksi partikel tanah yang lepas (loose condition)

menyebabkan kinerja lapisan tanah akan lemah. Salah satu

tindakan perbaikan yang dapat dilakukan adalah dengan

merekatkan partikel tanah sehingga dapat meningkatkan kinerja

lapisan tanah. Karena beberapa partikel tanah yang dapat bekerja

sama satu sama lain, akibat perekatan dari bahan stabilizer maka

metode ini dapat diistilahkan dengan metode perekatan (Gluing

Method)

Untuk tujuan stabilisasi tanah, resin sebagai bahan yang

tahan air (waterproofing) baik resin alami atau sintetis yang fungsi

utamanya adalah menjaga kadar air tanah berada pada kadar air

optimum atau dibawahnya, dengan maksud mencegah masuknya

air ke dalam campuran tanah yang diperbaiki dan dipadatkan.

Hampir tidak ada proses sementasi yang terjadi di dalam stabilisasi

resin, sehingga metode ini dikategorikan sebagai stabilisasi fisik.

Tidak seperti yang terjadi pada stabilisasi kimia bahwa kehadiran

zat pengikat (bonding agent), akan membuat efektivitas

meningkat secara umum, seiring dengan peningkatan jumlah yang

digunakan, pada penggunaan bahan resin biasanya mencapai

keefektifan maksimum bila diaplikasikan dalam jumlah kecil (± 2 %

atau kurang dari berat kering tanah yang distabilisasi). Meskipun

mampu memberikan karakteristik yang diinginkan ke tanah dan

dapat memberikan efek waterproofing yang cukup, namun tidak

satu pun bahan resin yang merupakan zat penstabil tanah yang

dianggap sesuai hingga saat ini. Ada yang berpendapat bahwa

aktivitas bakteri dalam tanah mungkin memiliki efek yang

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 105: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

87|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

merugikan pada kelanggengan (pemanency) dari zat penstabil

pada tanah organik seperti bahan bitumen dan resin (Mainfort,

1951).

Bahan bitumen telah digunakan secara ekstensif untuk

stabilisasi tanah, dan sifatnya dalam hal ini telah diteliti secara

menyeluruh di laboratorium dan di lapangan oleh banyak pihak.

Bahan bitumen tidak terlalu efektif bila digunakan dengan tanah

yang terdeposit. Sulit untuk mendapatkan campuran menyeluruh

dari bitumen dan tanah halus, meskipun metode pencampuran

yang direkomendasikan oleh masing-masing produsen diikuti

dengan seksama. Dalam upaya untuk menentukan prosedur

pencampuran yang paling efektif, bitumen telah ditambahkan ke

tanah yang disiapkan dengan ketentuan sebagai berikut:

(1) tanah kering udara,(2) tanah pada kondisi kelembaban

optimum,(3) tanah di atas kelembaban optimum (mendekati cair

dekat), dan(4) kelembaban tanah yang berbeda. Namun tak satu

pun variasi dalam prosedur pencampuran yang dilakukan ini yang

tampak memperbaiki stabilitas yang dihasilkan. Persebaran yang

mendekati seragam, hampir dapat diperoleh bila bahan bitumen

ditambahkan ke dalam tanah pada kadar air di atas optimum, dan

dicampur dalam bentuk bubur. Dalam hal ini, campuran harus

dikeringkan kembali ke tingkat kelembaban optimum sebelum

dicetak. Semua jenis bitumen dapat memberikan tingkat

repellency air tertentu pada tanah yang diperbaiki, namun

campuran yang dihasilkan sangat rentan terhadap terjadinya

destruktif pada proses pembekuan dan pencairan. Sifat stabilisasi

bahan bitumen, khususnya MC-2, RC-2 dan emulsi aspal, dapat

diperbaiki dengan penambahan kapur dalam persentase kecil,

atau menambahan bahan-bahan sepertiresorcinol-formaldehyde,

atau aniline-furfural. Bahan bitumen telah berhasil digunakan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 106: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|88

untuk menstabilkan dan tanah berpasir yang tahan air (Mainfort,

1957).

Formulasi resorsinol-formaldehida tertentu dapat

mengeras tanah di bawah kondisi penyembuhan lembab pada

suhu kamar. Sampel yang dicampur dengan bahan ini dan

disimpan, akan menjadi cukup keras hanya dalam beberapa jam

setelah pencampuran. Sampel yang dikeringkan pada suhu kamar

dan sampel yang direndam memberikan hasil stabilitas yang sama

(Mainfort, 1951). Bahan resorcinol formaldehyde biasanya dalam

bentuk cair dan memerlukan pelarut 15 persen dari bahan

pengeras aldehyde untuk mempercepat dan memberikan

kemampuan resinifikasi. Setidaknya 5 persen dari perawatan ini

diperlukan untuk stabilisasi tanah yang efektif, namun persentase

perawatan yang lebih tinggi menghasilkan stabilitas yang lebih

tinggi. Sampai saat ini resin jenis ini dinilai terlalu mahal untuk

dipergunakan sebagai zat penstabil pada tanah. Namun,

tampaknya cocok untuk menjadi bahan penambah pada stabilizer

lain yang lebih ekonomis, terutama untuk bahan bitumen. Sifat

stabilisasi MC-2 dan emulsi aspal sangat diuntungkan dengan

hanya menambahkan sejumlah kecil bahan ini. Campuran aniline-

furfural adalah resin pengikat sintetis yang paling murah yang

telah dipertimbangkan untuk stabilisasi tanah. Anilinemerupakan

bahan kimia beracun (toxic), sehingga harus ditanganidengan

cukup hati-hati.

Latta & Leonard (1975), mendapatkan hak paten atas

penemuannya yang berhubungan dengan penggunaan resin

epoksi (epoxy resin) untuk stabilisasi tanah, dan secara khusus

untuk metode pembuatan subbase, base dan surface course pada

jalan dan landasan pacu bandara, juga dapat digunakan

menstabilkan bukit pasir, material granular, dan material lepas

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 107: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

89|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

lainnya, dan lain sebagainya. Bahan yang ditemukan oleh Latta &

Leonard (1975) adalah senyawa Epoxy Resin Ester, yang

merupakan produk reaksi dari bisphenol A-glycidyl ether type

epoxy resin dengan asam lemak dari biji rami, yang mana

perbandingan molar asam lemak dengan unit bisphenol A adalah

antara sekitar 0,5 sampai 1,0. Keunggulan penggunaan asam

lemak dari biji rami yang berfungsi sebagai pelarut, adalah karena

bahan ini mudah menguap, dapat menjadi zat pengikat emulsi dan

air. Air yang ada dalam jumlah sekitar sepertiga dari berat total

bahan stabilizer dalam bentuk konsentrat, akan membantu

mempercepat proses pelarutan saat menerima air tambahan,

pada penerapannya dalam perbaikan tanah. Campuran tanah yang

dihasilkan dapat dilakukan pengeringan atau tidak, dan hal ini

tergantung pada kebutuhan dan kondisi dalam penerapannya.

Salah satu bidang penerapan yang penting dari penemuan

mereka adalah pada struktur sub-base, base, dan lapisan aus

(wear courses) untuk jalan, bandara, landasan pendaratan

helikopter dan penggunaan yang semacamnya, di mana

strukturnya harus memberi daya dukung baik langsung ataupun

tidak langsung. Penemuan mereka disesuaikan dengan baik untuk

pembangunan jalan di daerah kering seperti daerah gurun atau

dalam arti yang lebih luas, di daerah di mana kadar air optimum

untuk pembangunan jalan kurang selama periode konstruksi

dilaksanakan, biasanya pada bulan-bulan musim panas di belahan

bumi bagian utara.

Pembuatan sub-base untuk jalan semacam itu, diperlukan

data tanah yang ditentukan termasuk ukuran partikel (grain size),

indeks plastisitas, klasifikasi tanah, kerapatan kering maksimum,

kadar air optimum, dan persentase Bearing California (CBR), dan

lain sebagainya. Dari data tersebut proporsi bahan stabilizer

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 108: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|90

terhadap tanah dapat ditentukan. Disarankan oleh Latta &

Leonard (1975) bahwa bahan epoxy resin dapat diterapkan untuk

berbagai macam kerikil, pasir, lumpur, atau lempung kasar secara

lebih luas. Penentuan proporsi optimal akan didasarkan pada

beberapa faktor termasuk kekuatan yang dibutuhkan oleh

perancang jalan dan pengetahuan mengenai proporsi yang telah

ditemukan untuk memberikan hasil yang memuaskan dalam

aplikasi yang sama atau serupa (analogi). Tanah yang telah

dicampurkan dengan stabilizer dilakukan berbagai pengujian

untuk mengetahui peningkatan kekuatan, kekakuan dan sifat-sifat

teknis tanah yang diperlukan dalam perancangan konstruksi yang

akan dibangun di atas lapisan tanah perbaikan, seperti uji

stabilitas Marshall, kekuatan tarik, regangan tarik, dan penetrasi

CBR, dan pengujian lainnya sesuai kebutuhan. Karena bahan

stabilizer adalah unsur paling mahal dalam perbaikan tanah, maka

proporsinya akan dipilih yang mana jumlah minimum bahan

diperlukan yang akan memenuhi spesifikasi. Tanah yang baik

membutuhkan bahan stabilizer yang lebih sedikit daripada tanah

yang buruk, dan lapis base membutuhkan kekuatan lebih dari

pada sub-base.

Sebagaimana diketahui bahwa pencampuran tanah dengan

aspal tidak menimbulkan reaksi kimia, sebagaimana yang terjadi

pada pencampuran tanah dengan semen atau kapur. Menurut

Ingles & Metcalf (1972), bahwa pada stabilisasi dengan aspal ada

hal yang masih menjadi kontradiksi. Jika lapisan aspal yang

menyelimuti partikel tanah tipis, maka akan membuat material

tanah lebih kuat. Lapisan film aspal yang tipis yang mengisi pori

tanah dapat mencegah masuknya air. Sebaliknya semakin banyak

aspal dapat menyebabkan hilangnya kekuatan tanah akibat efek

pelumasan partikel oleh aspal, sehingga ikatan (interlocking)

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 109: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

91|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

antara partikel menjadi terhambat. Karena itu sebelum

penerapanya diperlukan pengujian terlebih dahulu, untuk

menentukan kadar aspal yang tepat untuk suatu jenis tanah yang

akan diperbaiki. Pada umumnya stabilisasi tanah dengan aspal

diterapka pada tanah granular (non kohesif).

Diana et al. (2011) melakukan penelitian tentang pengaruh

kadar aspal terhadap perbaikan parameter tanah pasir dari Kulon

Progo, yang tergolong sand poor graded (pasir bergradasi buruk),

terlihat bahwa penggunaan aspal dapat menurunkan kadar air

optimum (OMC) dan meningkatkan nilai kepadatan kering

maksimum (MDD), seiring dengan peningkatan kadar aspal yang

dicampurkan. Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.2. Hubungan Kadar Aspal dengan OMC dan MDD.

Kadar Aspal (%)

Optimum Moisture Content (OCM) – (%)

Maximum Dry Density (MDD) – (kg/cm3)

0 14,00 1,75

1 12,00 1,55

2 10,75 1,99

3 9,20 1,98

4 11,55 1,90

5 11,40 2,05

Selanjutnya dari pengujian CBR yang dilaksanakan oleh

Diana et al. (2011), dihasilkan bahwa dengan penambahan kadar

aspal 2% menyebabkan nilai CBR meningkat dari 8% menjadi 20%

(peningkatan sebesar 150%). Selanjutnya penambahan kadar aspal

3% sampai 5% cenderung menurunkan nilai CBR. Hal ini

disebabkan karena campuran tanah aspal menjadi bersifat lebih

plastis. Semakin banyak aspal dapat menyebabkan hilangnya

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 110: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|92

kekuatan tanah akibat efek pelumasan partikel oleh aspal,

sehingga ikatan (interlocking) antara partikel menjadi terhambat.

Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.3. Hubungan Kadar Aspal dengan OMC dan MDD.

Kadar Aspal (%)

Nilai CBR (%)

Penetrasi 1 Inch Penetrasi 2 Inch

0 6 8

1 15 20

2 17 20

3 12 16

4 9 11

5 10 14

Salah satu bahan stabilizer yang bersifat semi fisik

diperkenalkan oleh Fauziah et al. (2013), yang merupakan bahan

dari limbah pabrik karet di Malaysia. Bahan tersebut diberi nama

Styrene Butadiene Rubber (SBR), yaitu bahan aditif cair, yang

merupakan kopolimer acak, yang berasal dari monomer Styrene

dan Butadiena. Ada dua kelas SBR; Emulsi SBR (E-SBR) dan larutan

SBR (S-SBR). Larutan SBR adalah salah satu kelompok polimer yang

memiliki potensi aplikasi yang sangat besar di berbagai industri.

SBR dapat dianggap sebagai bahan kimia yang murah, tersedia

secara luas, tidak beracun, dan mudah larut dalam air.

Selanjutnya, dapat diaplikasikan sebagai stabilizer tanah langsung

di tempat kerja konstruksi, tanpa instrumentasi khusus.

Penggunaan bahan SBR pada tanah lunak yang

mengandung unsur organik yang tinggi (12,5%), derajat keasaman

yang juga tinggi (pH = 3,8), serta nilai indeks plastisitas yang relatif

sedang (PI = 16,5), memberikan informasi bahwa penambahan

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 111: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

93|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

SBR pada tanah tersebut, akan menurunkan kadar air optimum

(OMC), meningkatkan kepadatan kering maksimum (MDD), dan

memperbesar koefisien permeabilitas. Disamping itu pengaruh

umur campuran juga dapat memperbesar nilai pH (mengurangi

tingkat keasaman tanah), dan sedikit meningkatkan kekuatan

tanah. Beberapa hasil pengujian terhadap parameter tersebut

dapat dilihat pada beberapa grafik yang digambarkan berikut

(Fauziah et al., 2013):

Gambar 4.16. Hubungan antara MDD & OMC dengan berbagai

kadar SBR (%) (Fauziah et al., 2013)

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 112: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|94

Gambar 4.17. Efek Kadar SBR (%) Terhadap Koefisien

Permeabilitas (Fauziah et al., 2013)

Gambar 4.18. Efek Curing Time Terhadap pH pada berbagai kadar

SBR (%) (Fauziah et al., 2013)

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 113: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

95|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.19. Efek Curing Time Terhadap Kuat Geser pada

berbagai kadar SBR (%) (Fauziah et al., 2013)

Kesimpulan penelitian Fauziah et al. (2013), menunjukkan

bahwa penggunaan SBR dapat ; (1) Mengurangi nilai indeks

plastisitas tanah sekitar 71,9% karena tercegahnya air menyerang

partikel tanah liat, (2) Mengurangi kadar air optimum (OMC)

karena pengurangan pengionisasi dan pertukaran molekul air pada

permukaan platelet tanah liat, (3) Meningkatkan kuat geser

sampai 17,8% akibat meningkatkan ikatan antar partikel, (4)

Menurunkan keasaman tanah sekitar 14% dari tanah aslinya, (5)

Memperbesar nilai koefisien permeabilitas tanah pada SBR 2,5%

memiliki koefisien permeabilitas 1 x 10-7 m/det.

Berdasarkan hasil tersebut selanjutnya Fauziah et al. (2013)

merekomendasikan penggunaan bahan SBR untuk memperbaiki

tanah lunak yang banyak mengandung unsur organik. Karena

disamping menunjukkan kemampuan untuk memperbaiki jenis

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 114: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|96

tanah ini, juga karena bahan SBR tidak beracun (non-toxic), tidak

beruap (non-pavor), sehingga penggunaannya cukup aman.

4.7. Perbaikan Tanah Dengan Bahan Limbah (Weste Mix)

Salah satu bentuk inovasi yang dikembangkan orang dalam

perbaikan tanah adalah penggunaan material limbah sebagai

bahan pencampur ke dalam lapisan tanah yang memiliki daya

dukung kecil seperti lapisan tanah gambut atau lempung lunak

lainnya. Selain penggunaan abu terbang (fly ash) maupun abu

biomassa yang sudah disinggung sebelumnya, ada berbagai jenis

limbah industri yang dapat dipergunakan sebagai material

pencampur pada tanah yang lunak, seperti limbah dari berbagai

jenis tambang logam (tailing), limbah plastik, limbah kaleng, dan

lain sebagainya.

Canakci et al. (2016), melakukan studi dengan

menggunakan limbah kaleng aluminium dari bekas minuman

ringan, yang digunting-gunting sampai berbentuk aluminium strip.

Limbah minuman kaleng (Waste Canned Drinks - WCD), dipotong

menjadi 5 mm strip dan dicampur dengan tanah di 2, 4, 6, 8, dan

10% (berat kering tanah) sebelum digunakan.

Tiga pengujian standar yang dilakukan terhadap sampel

yang diberikan perlakuan, yaitu uji kepadatan, uji pembengkakan

bebas, dan uji California Bering Ratio (CBR). Dari hasil pengujian

tersebut menunjukkan bahwa WCD berpengaruh signifikan

terhadap peningkatan kepadatan tanah, pengurangan potensi dan

tekanan pembengkakan tanah, serta peningkatan kekuatan (CBR)

dari tanah yang diperbaiki dengan limbah kaleng aluminium.

Sebagai kesimpulan dari hasil studinya, Canakci et al.

(2016)menyimpulkan bahwa : (1) Dengan menambahkan kaleng

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 115: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

97|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

minuman aluminium ke tanah ekspansif, akan meningkatkan

Maximum Dry Density (MDD) tanah.Oleh karena itu, metode

tersebut dapat dipertimbangkan untuk digunakan sebagai bahan

stabilizer pada tanah yang bersifat ekspansif; (2)Dengan

menambahkan kaleng minuman aluminium ke tanah ekspansif

akan menurunkanOptimum Moisture Content (OMC); Oleh karena

itu untuk proyek yang spesifik dengan kadar air rendah, tanah

ekspansif yang stabil dengan aluminium dapat direkomendasikan;

(3) Menstabilkan tanah ekspansif dengan kaleng minuman

aluminium bisa dianggap ramah lingkungan karena tidak ada

manufaktur yang digunakan dengan teknik ini; dan (4)

Menambahkan aluminium dengan 6% dari berat kering tanah,

dianggap sebagai persentase efektif untuk limbah

kalengaluminiumdapat digunakan untuk mendapatkan perbaikan

terhadap nilaiCalifornia Bearing Capacity (CBR) tanah yang

kondisinya lunak.

Perubahan parameter tanah yang diperbaiki dengan

campuran limbah kaleng aluminium, oleh Canakci et al. (2016)

digambarkan pada grafik-gragik berikut.

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 116: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|98

Gambar 4.20. MDD vs % Aluminum (Canakci et al.,2016)

Gambar 4.21. OMC vs % Aluminum (Canakci et al.,2016)

Gambar 4.22. CBR (%) vs % Aluminum (Canakci et al.,2016)

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 117: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-3 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Kimiawi

99|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 4.23. Swelling (%) vs % Aluminum (Canakci et al.,2016)

Bab 4 : Perbaikan Tanah Dengan Metode Fisik

Page 118: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|100

BAB – V

PENGEMBANGAN METODE

PERBAIKAN TANAH

Page 119: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

101|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

5.1. Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Sebagaimana yang telah diuraika pada bab sebelumnya,

bahwa ada beberapa metode yang sulit dilakukan murni secara

konvensional tanpa dikombinasikan dengan metode lainnya.

Seperti metode konsolidasi sering dikombinasikan dengan metode

drainase. Demikian pula dengan metode soil replacement yang

hanya efektif untuk penggantian lapisan tanah buruk di

permukaan yang dangkal saja, dan lain sebagainya. Oleh karena itu

para rekayasawan banyak melakukan perbaikan tanah dengan

mengkombinasikan beberapa metode, sehingga dapat didapatkan

hasil pemadatan tanah yang efektif mencapaiannya, cepat

pelaksanaannya, dan murah biayanya.

5.2. Perbaikan Dengan TeknikInclusions

Teknik pemasukan material pengganti ke dalam tanah

(Inclusions Technique), merupakan teknik yang dikembangkan

dengan menyuntikkan material yang lebih baik ke dalam lapisan

tanah yang akan dipadatkan, tanpa mengeluarkan material buruk

di dalam tanah. Teknik ini dirancang untuk memberikan dukungan

struktural dari semua lempung yang bersifat kompresibel. Dengan

teknik ini memungkinkan pengurangan penurunan dalam batas

yang aman terhadap konstruksi. Formasi Inklusi umumnya vertikal

dan disusun dalam bentuk grid, sehingga sistem ini dapat

memberikan karakteristik deformasi dan kekakuan yang sesuai

untuk menopang struktur yang akan didukung.

Page 120: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|102

Gambar 5.1. Pelaksanaan Teknik Pemasukan

(Soletanche-Bachy. 2015)

Metode ini dapat dilakukan melalui pengeboran dengan

atau tanpa perpindahan, pemancangan atau getaran, dengan

menyintikkan berbagai jenis bahan isian (batu, kerikil, campuran

tanah-semen, dan semua jenis mortar atau beton). Penggunaan

metode ini memungkinkan membentuk suatu konstruksi "sistem

pondasi superfisial" dengan biaya yang minim bila dibandingkan

dengan sistem pondasi dalam konvensional.

5.3. Perbaikan Dengan TeknikVibroflotation

Teknik Vibroflotation yang juga biasa disebut TeknikVibro

Compaction, cukup efektif diterapkan pada tanah yang granular

dan tidak koheren, seperti pasir dan kerikil. Getaran yang

diterapkan dapat menginduksi likuifaksi sesaat pada tanah di

sekitar vibrator. Dalam hal ini, kekuatan intergranular menjadi

lepas, sehingga partikel tanah akan tersusun ulang dalam pola

yang lebih kompak, sehingga dapat memberikan karakteristik yang

lebih baik. Teknik ini sering digunakan pada pekerjaan besar

seperti pemadatan untuk pekerjaan reklamasi.

Page 121: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

103|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Vibroflotation adalah salah satu cara yang mudah untuk

memperbaiki kondisi tanah, saat ditemukan kondisi tanah yang

tidak memadai pada lapisan dalam tanah. Teknik ini sangat

sederhana sehingga tidak memerlukan tambahan bahan selain

material pengisi, dan juga tidak dibutuhkan tambahan peralatan

selain probe serta peralatan yang terpasang padanya.

Teknik Vibroflotation dapat dilakukan dengan memilih satu

dari tiga macam teknik yang berbeda, yakni :

1) ..................................................................................... Met

ode Pemadatan Getar (Vibro Compaction Method) ; Metode

ini memungkinkan tanah granular dipadatkan. Metode ini

hanya digunakan untuk tanah berpasir kompak.

2) ..................................................................................... Met

ode Penggantian Getar (Vibro Replecement Method) ; Teknik

ini digunakan untuk mengganti bahan tanah yang buruk atau

tidak memadai, dengan membuang tanah dengan udara atau

air dan menggantinya dengan tanah granular. Hal ini dapat

digunakan pada berbagai jenis tanah seperti campuran tanah

liat dengan tanah berpasir.

3) ..................................................................................... Met

ode Pemindahan Getar (Vibro Displacement Method) ;

Prosedur ini digunakan tanpa atau hanya sejumlah kecil air

yang digunakan selama teknik berlangsung. Alat probe

dimasukkan ke dalam tanah dan akan menggantikan material

tanah yang buruk secara lateral, saat kolom material yang

baru terbentuk dan dipadatkan. Metode ini akan dibahas lebih

rinci pada bagian selanjutnya.

Prosedur pelaksanaan Vibroflotation cukup sederhana.

Probe ditancapkan ke dalam tanah di atas titik pemadatan.

Pembilasan air atau udara dikeluarkan melalui jet di ujung probe.

Page 122: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|104

Getaran injeksi yang diinduksi ini akan mencairkan tanah, sehingga

memungkinkan probe penetrasi terus menerus di bawah beratnya

sendiri. Setelah probe mencapai lapisan tanah yang buruk,

suntikan air dan udara dihentikan. Pada titik ini tanah dipadatkan

oleh getaran probe yang akan menimbulkan kawah (crater) di

sekitar vibrator, dan crater tersebut dapat diisi ulang dengan

bahan granular. Begitu proses pengisian dan pemadatan selesai,

probe perlahan ditarik ke atas secara bertahap setiap 12 inch.

Zona pemadatan di sekitar probe akan terbentuk (silindris), dan

tingkat pemadatan yang dicapai dapat dibaca pada alat

pressuremeter. Material yang digunakan untuk pengisian ulang

harus bebas dari lumpur, kerikil atau batu pecah.

(a) Skema (b) Implementasi Lapangan

Gambar 5.2. Skema dan Penerapan Vibroflotation (James D. Hussin, 2006)

Jarak titik pemadatan (probe spacing) sangat menentukan

efektifitas dari hasil pekerjaan semua jenis vibroflotation. Oleh

Hussin (2006), dilaporkan tentang pengaruh probe spacing

Page 123: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

105|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

terhadap hasil vibro compaction seperti yang terlihat pada tabel

berikut.

Tabel 5.1. Hubungan Probe Spacing dengan Peluang Capaian

Perbaikan dengan Metode Vibro Campaction.

Soil Description Expected

Improvement Typical Probe Spacing (ft)a

Well-graded sand

<5% silt, no clay Excellent 9 – 11

Uniform fine to medium sand with <5% silt and no clay

Good 7,5 – 9

Silty sand with 5–15% silt, no clay

Moderate 6 – 7,5

Sand/silts, >15% silt Not applicableb -

Clays and garbage Not applicable - aJarak probe untuk mencapai kepadatan relatif 70% dengan vibroflot 165 HP, untuk

kepadatan lebih tinggi diperlukan jarak yang lebih dekat. (1 ft = 0,308 m). bPerbaikan yang terbatas pada tanah lanau (silt), dapat dicapai dengan perpindahan

besar dengan memberikan isian batu.

Keuntungan penerapan dari teknik vibroflotation secara

umum adalah (Juan Rodriguez, 2016) :

1. Dapat mengurangi resiko terjadinya penurunan diferensial

(differential settlement), dan akan memperbaiki kondisi

pondasi pada konstruksi yang akan dibangun.

2. Pelaksanaannya mudah dan cepat untuk memperbaiki tanah

pada lapisan tanah dalam yang tidak memiliki daya dukung

yang memadai.

3. Teknik ini sangat akurat untuk diterapkan pada perbaikan lapis

tanah dasar pada bangunan pelabuhan.

4. Dari segi biaya, teknik ini relatif lebih murah dibanding teknik

konsolidasi, karena dengan teknik ini dapat membantu

memperbaiki ribuan meter kubik per hari.

Page 124: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|106

5. Teknik Ini dapat dilakukan di sekitar bangunan yang sudah

berdiri tanpa resiko kerusakan pada bangunan tersebut.

6. Penerapan metode ini kurang memberi dampak negatif pada

lingkungan (ramah lingkungan)

7. Dapat memperbaiki strata tanah dengan menggunakan

karakteristiknya sendiri

8. Tidak membutuhkan penggalian, kontaminasi tanah rendah

dan tidak memerlukan pengangkutan tanah keluar lokasi,

sehingga resiko bahaya kerja cukup rendah.

9. Tidak menimbulkan permasalahan terhadap air tanah,

sehingga tidak dibutuhkan memerlukan izin yang menyangkut

masalah pelepasan dan pengeringan air (water dischange and

dewatering issues).

10. Teknik vibroflotation dapat disesuaikan dengan setiap kondisi

lapangan.

11. Dapat mengurangi resiko likuifaksi pada tanah yang telah

diperbaiki, apabila terjadi gempa.

5.4. Perbaikan Dengan TeknikStone Column

Teknik kolom batu (stone column technique) merupakan

pengembangan dari teknik vibroflotation, dengan menggunakan

material pengisi dari kerikil besar atau batu. Jika dikatakan bahwa

teknik vibroflotation efektif diterapkan untuk tanah granuler yang

belum konsiten, maka teknik stone column dapat digunakan untuk

pemadatan tanah yang mengandung lempung dan lanau yang

bergradasi halus sampai tanah organik, dimana partikel-

partikelnya tidak dapat diatur ulang oleh getaran. Kolom-kolom

batu memungkinkan perlakuan terhadap jenis tanah ini melalui

penggabungan bahan granular (kadang-kadang disebut pemberat)

yang dipadatkan dengan sistem tahap yang meningkat (ascending

Page 125: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

107|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

steps). Untuk penerapan stone column material batu bisa

digantikan dengan blok-blok beton atau mortar dari adukan

semen dengan material tanah sebagai bahan pengisi. Stone

column juga bisa berfungsi sebagai saluran pembuangan, dan

membantu percepatan konsolidasi pada tanah di sekitarnya.

Untuk daerah pada kawasan rawan gempa (seismic area), stone

column juga dapat mengurangi risiko likuifaksi pada tanah.

Gambar 5.3. Pengoperasioan Alat Stone Column

(Soletanche-Bachy,2015)

Teknik stone column dikembangkan berdasarkan acuan

bahwa kolom di dalam tanah yang terbentuk dari susunan batu

yang dipadatkan akan memperbaiki kinerja tanah yang lunak atau

tanah lepas (loose soils). Batu di dalam tanah dapat dipadatkan

dengan metode dampak (impact method), seperti dengan bobot

jatuh atau compactor benturan atau dengan vibroflot, serta

metode lain yang lebih umum. Metode ini digunakan untuk

meningkatkan daya dukung (5 sampai 10 ksf atau 240 sampai 480

kPa), mengurangi penurunan pondasi, memperbaiki stabilitas

lereng, mengurangi penurunan seismik, mengurangi potensi

Page 126: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|108

penyebaran dan likuifaksi lateral, sehingga memungkinkan

konstruksi dapat dibuat pada tanah lepas atau tanah lunak, atau

berfungsi sebagai penutup lubang (precollapse sinkholes) pada

wilayah karst. Dengan teknik stone column dapat memperbaiki

kinerja tanah dengan dua cara, yaitu ; (1) melalui proses

pemadatan (densifikasi) tanah granular di sekitarnya, dan (2)

melalui penguatan tanah dengan kekuatan geser yang lebih tinggi

dan kaku dari kolom batu yang terbentuk (Hussin, 2006).

(a) Skema (b) Implementasi Lapangan

Gambar 5.4. Skema dan Penerapan Stone Column (James D. Hussin, 2006)

Prosedur penerapan stone column secara ringkas adalah

dimulai di bagian bawah pada kedalaman tanah yang akan

diperbaiki, dan berlanjut ke arah permukaan. Vibrator dapat

menembus lapisan tanah dengan bantuan beras sendirinya. Ujung

depan loader menempatkan batu di sekitar vibroflot di permukaan

tanah dan batu jatuh ke ujung vibroflot dengan bantuan air yang

disiram di sekitar bagian luar vibroflot. Vibrator ini kemudian

Page 127: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

109|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

diangkat beberapa kaki dan batu jatuh di sekitar vibroflot ke

ujungnya, mengisi rongga yang terbentuk saat vibroflot dinaikkan.

Vibroflot kemudian berulang kali diangkat dan diturunkan,

sehingga dapat memadatkan tanah sekaligus dapat menggeser

batu sampai 2 - 3 kaki ke samping (0,75 sampai 0,9 m). Air

pembilasan biasanya diarahkan ke cekungan deformasi yang

terbentuk, dimana suspensi partikel tanah yang halus berkumpul.

Gambar 5.5. Tahapan Pelaksanaan Stone Column

(James D. Hussin, 2006)

Pengeboran awal (predrilling) juga dapat diterapkan untuk

tanah permukaan yang kering. Kedalaman lapisan tanah yang

dapat diperbaiki dengan teknik stone column dapat mencapai 100

kaki atau kurang lebih 30 m.

Daya dukung pada kolom batu merupakan fungsi dari

sudut geser dalam dari bahan kolom dan tekanan pasif yang

bekerja pada kolom di lapangan. Sudut geser dalam pada kolom

batu umumnya berkisar antara 40 derajat sampai 45 derajat,

tergantung pada bahan yang digunakan (Bell, 1975). Namun,

untuk memasukkan faktor keamanan, praktik umum diambil sudut

geser dalam sebesar 38 derajat untuk tujuan desain (Besancon,

Page 128: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|110

1982). Berdasarkan informasi di atas, rumusan disain yang

disederhanakan adalah sebagai berikut (Besancon, 1982) :

n1 = 4.P1 .................... (5.1)

Yang mana :

n1 = tekanan vertikal total

P1 = tekanan lateral terbatas

Pada tahun 1984, D.A. Greenwood mengusulkan sebuah

formula untuk menentukan daya dukung akhir kolom batu

tunggal. Hal ini dimengerti, di tanah liat atau pada dasarnya tanah

liat terisi, batas penurunan yang diizinkan akan terjadi sebelum

daya dukung akhir dari kolom batu tercapai. Oleh karena itu,

desain kolom batu biasanya akan didasarkan pada angka

penurunan. Sebagai panduan umum, kekuatan geser (cu) dari

bahan kohesif minimal 20 kilo Newton per meter persegi, agar

kolom batu bekerja efektif. Walaupun demikian dalam keadaan

khusus, tanah yang telah diperbaiki dengan kolom batu, kekuatan

geser yang diperhitungkan hanya 15 kilo Newton per meter

persegi. Daya dukung akhir dari kolom batu yang berdiri tunggal

dapat diperoleh dari (Greenwood, 1984) :

vc = tan2(45+/2).(F.Cu + ’rOs – Uo) .................... (5.2)

Yang mana :

vc = Daya dukung akhir Kolom Batu Tunggal

’r0s = Tekanan lateral termasuk beban tambahan

F = Faktor kelipatan (Gibson & Anderson, sarankan F = 4)

Uo = 0 ; apabila kolom efektif dalam mengurangi tekanan air pori

Cu = kuat geser undrained, untuk kolom batu kecil

Cu = C' (kohesi efektif), untuk kolom batu yang besar

= Sudut geser dalam dari material kolom batu

Page 129: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

111|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Dalam desain kolom batu tiga hal yang tidak dapat

dipisahkan pembahasannya, yaitu daya dukung (bearing capacity),

spasi (spacing), dan penurunan (settlement).

Menurut Griffith (1991), bahwa pada sistem kolom batu

yang diterapkan pada tanah lunak dan kompresibel dapat

berfungsi sebagai pondasi tiang, tanpa pile cap, tanpa penulangan,

tanpa struktur penyambung, dan tidak lagi memerlukan penetrasi

pondasi. Selain itu, kolom batu bersifat kompresibel dan akan

berubah bentuk menjadi kekuatan yang termobilisasi, dan dapat

mengurangi tegangan selama aplikasi beban. Penggunaan kolom

batu untuk mendukung peningkatan daya dukung dan

memperkecil penurunan selalu menjadi perhatian utama. Bila

kolom batu digunakan untuk tujuan stabilitas pada tanggul atau

lereng, kekuatan geser kolom batu merupakan perhatian utama

(Mitchell, 1981), seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 5.6. Ketahanan geser kolom batu pada stabilitas lereng

(Mitchell, 1981)

Sebagai mana diketahui bahwa jika bahan tumpukan

dikompres secara aksial, maka secara alami akan berusaha untuk

memperluas radialnya, sehingga menyebabkan material kohesif

Page 130: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|112

sekitarnya ikut memobilisasi tekanan tanah pasif. Perlawanan

pasif pada ujung tumpukan bahan tersebut dapat dinyatakan

sebagai berikut (Griffith, 1991) :

.................... (5.3)

Yang mana :

r = Ketahanan pasif dari tanah

kc = Koefisien pasif tanah dari Rankine

C = Kohesi tanah

= Berat volume tanah

z = Kedalaman tanah

Dengan menggunakan nilai yang diperoleh untuk

ketahanan pasif di atas, maka tegangan tertinggi yang dimiliki oleh

kolom batu adalah (Griffith, 1991) :

qu = r. kc .................... (5.4)

Yang mana :

qu = tegangan batas

r = Ketahanan pasif dari tanah

kc = Koefisien pasif tanah dari Rankine

= tan2(45+/2)

, adalah sudut ketahanan geser dari material kolom batu.

Untuk memperhitungkan jarak (spacing) dan penurunan

(settlement) pada kolom batu yang ditempatkan di dasar tanah

yang lunak, penting untuk mengembangkan model yang menjadi

dasar semua jenis kinerja: Oleh karena kompleksitas rancangan,

maka secara ekonomi tidak layak untuk memodelkan semua

kemungkinan besaran jarak (spacing) dan kombinasi beban.

Sehingga banyak insinyur yang mengadopsi penggunaan 'unit sel'

untuk memodelkan efek dari kolom batu yang ditempatkan pada

Page 131: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

113|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

lapisan tanah lunak. Konsep 'sel unit (unit cell)' ini ditunjukkan

pada gambar berikut.

Gambar 5.7. Idealisasi Sel Unit (Bachus, 1989)

Faktor penting dalam desain kolom batu adalah jumlah

tanah yang digantikan oleh batu. Parameter ini harus

dipertimbangkan dalam desain, dan juga diukur di lapangan

selama penempatan kolom batu yang sebenarnya. Rasio

penggantian area antara tanah dengan batu, didefinisikan sebagai

berikut (Bachus, 1989) :

as = As / A .................... (5.5)

Yang mana :

as = Rasio penggantian area

As = Luas kolom batu

A = Luas total di unit

Rasio penggantian area juga dapat didefinisikan sebagai

berikut (Griffith, 1991);

as = 0,907 (D/S)2 .................... (5.6)

Yang mana :

as = Rasio penggantian area

Page 132: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|114

D = Diameter kolom batu.

S = Spasi kolom batu.

Pada tahun 1989, Bachus memasukkan faktor tegangan

dan unit sel ke dalam teori penurunan satu dimensi (one

dimension settlement theory), dan menawarkan sutau cara yang

disebut Metode Keseimbangan (Equilibrium Method). Sebagai

bagian dari metode keseimbangan yang ditawarkan oleh Bachus,

maka angka penurunan didefinisikan sebagai berikut :

ST/S = 1 / {1 + (n+1).as} = Uc .................... (5.7)

Yang mana :

ST = Penurunan kolom batu pada tanah yang diperbaiki.

S = Penurunan total pada tanah yang tidak diperbaiki.

as = Rasio penggantian area.

n = Faktor konsentrasi tegangan (lihat grafik)

Stress Concentration Factor, n

Stress Concentration Factor in Clay, Uc

Page 133: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

115|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 5.8. Faktor Konsentrasi Tegangan – n (Bachus, 1989)

5.5. Perbaikan Dengan Metode Compaction Grouting

Pemadatan dengan penyuntikan (compaction grouting)

adalah salah satu dari beberapa teknik dasar perbaikan tanah yang

dikembangkan di Amerika oleh Ed Graf dan Jim Warner khususnya

di wilayah California sejak tahun 1950an. Teknik pemadatan tanah

dilakukan dengan suntikan mortar beton yang memiliki mobilitas

rendah (low mobility) dengan nilai slump rendah (low slump).

Gumpalan mortar yang disuntikan akan mengembang di dalam

tanah dan akan memadat akibat dikompresi. Selain perbaikan di

tanah sekitarnya, massa tanah juga akan lebih kuat karena adanya

kolom-kolom mortar (grout column) yang terbentuk melalui

penyuntikan dan pemadatan yang dilakukan. Penerapan metode

ini akan mengurangi penurunan dan meningkatkan kekuatan geser

tanah. Metode ini cukup efektif digunakan untuk mengurangi

penurunan pondasi, mengurangi penurunan seismik dan potensi

likuifaksi, keamanan konstruksi dengan penambahan bahan

pengisi pada tanah granular yang longgar (loose granular fills),

mengurangi penurunan pada tanah yang berpotensi runtuh

(collapsible soils), dan mengurangi potensi terbentuknya lubang

pada tanah (sinkhole) terutama di wilayah karst (Hussin, 2006).

(a) Skema (b) Implementasi Lapangan

Page 134: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|116

Gambar 5.9. Skema dan Penerapan Compaction Grouting (James D. Hussin, 2006)

Teknik compaction grouting, sangat efektif untuk

memperbaiki tanah pada zona kedalaman tertentu yang ingin diperbaiki, dan metode ini kurang optimal untuk mencapai peningkatan kekuatan tanah yang signifikan pada kedalaman di atas 8 ft (2,5 m) dari permukaan tanah. Dalam prosedur ini, pertama tanah dipompa di bagian atas zona perlakuan. Setelah alat injeksi dipasang, pipa dibor ke bagian bawah alat tersebut, lalu bahan tambahan disuntikkan. Prosedur ini diulang sampai penyuntikan selesai pada bagian bawah zona perlakuan. Kecepatan injeksi umumnya berkisar dari 3 sampai 6 ft3/menit (0,087 sampai 0,175 m3/menit), tergantung pada jenis tanah yang diperbaiki. Jika laju injeksi terlalu cepat, maka tekanan pori berlebih, sehingga terjadi fraktur tanah, dan hal ini akan mengurangi efektivitas perlakuan. Teknik pelaksanaanya dimulai pada bagian bawah dari zona yang akan diperbaiki, dan proses penyuntikan selanjutnya bergerak ke atas. Perlakuan tidak harus dilanjutkan sampai ke permukaan tanah, dan bisa dihentikan pada kedalaman yang diinginkan. Urutan dari proses pelaksanaan metode ini dapat dilihat secara runtun pada gambar berikut.

(a) Pengeboran awal (b) Injeksi bgn bawah (c) Injeksi bgn atas

Page 135: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

117|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 5.10. Proses Pelaksanaan Compaction Grouting (James D. Hussin, 2006)

5.6. Perbaikan Dengan TeknikDynamic Compaction

Pemadatan dinamis (Dynamic Compaction), juga dikenal

sebagai pemadatan dalam yang dinamis, telah dipergunakan orang

lebih dari 1000 tahun lalu, namun baru diperkenalkan secara

teknis pada pertengahan 1960an oleh Luis Menard. Metode ini

memungkinkan dilakukan perawatan tanah pada kedalaman,

dengan memberikan beban dinamis di permukaan. Konsolidasi

dinamis akan mengakibatkan pemadatan terjadi pada tanah

granular yang longgar. Prinsip terknik ini terdiri dari beban

dijatuhkan berulang-ulang dengan berat beban beberapa ton dari

ketinggian di atas 10 meter. Di atas lapisan tanah liat, bahan isian

ditempatkan di permukaan tanah yang akan dipadatkan, sehingga

membuat proses penggantian material secara dinamis menjadi

lebih efektif. Menurut Hussin (2006), bahwa metode ini baik

digunakan untuk mengurangi penurunan pondasi, mengurangi

penurunan seismik dan potensi likuifaksi, keamanan konstruksi,

pemadatan tumpukan sampah, memperbaiki lahan bekas

tambang, dan mengurangi penurunan pada tanah yang berpotensi

runtuh (collapsible soils).

Efektifitas dari hasil pekerjaan pemadatan dinamis sangat

ditentukan oleh besarnya beban penumbukan yang diterapkan.

Oleh Hussin (2006), dilaporkan tentang pengaruh beban

penumbuk terhadap hasil dynamic compaction seperti yang

terlihat pada tabel berikut :

Page 136: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|118

Tabel 5.2. Hubungan Enersi Penumbuk dengan Peluang Capaian

Perbaikan dengan Metode Dynamic Campaction.

Soil Description Expected

Improvement

Typical Energy Required (tons

ft/cf)a

Gravel and sand

< 10% silt, no clay Excellent 2 – 2,5

Sand with 10–80% silt and

<20% clay, pI < 8

Moderate if dry;

Minimal if moist 2,5 – 3,5

Finer-grained soil with pI >8 Not applicable –

Landfill Excellent 6 – 11 aEnergi = (tinggi jatuh x berat x jumlah pukulan) / volume tanah yang akan dipadatkan, 1 ton ft/ft3 ¼ 94.1 kJ/m3.

(a) Skema (b) Implementasi Lapangan

Page 137: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

119|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 5.11. Skema dan Penerapan Dynamic Compaction (James D. Hussin, 2006)

Kedalaman pengaruh dari pemadatan yang dilakukan

sangat tergantung pada besarnya enersi yang disalurkan dari

setiap pukulan beban yang diterapkan ke permukaan tanah.

Kedalaman pengaruh tersebut berhubungan dengan akar kuadrat

dari energi per satu pukulan (bobot dikalikan tinggi jatuh). Korelasi

berikut dikembangkan oleh Dr Robert Lucas berdasarkan data

lapangan (dalam Hussin, 2006), dengan formula berikut.

D = k.(W.H)1/2 .................... (5.8)

Yang mana :

D = kedalaman pengaruh maksimum di bawah muka tanah (m).

W = berat beban pukulan (ton)

H = tinggi jatuh beban pukulan (m)

k = konstanta yang nilai bervariasi dengan tipe tanah (0,3 s/d

0,7), dengan nilai yang lebih rendah untuk tanah halus.

Sebagai mana telah diungkap sebelumnya bahwa teknik

pemadatan dinamis cukup efektif diterapkan untuk meminimalkan

resiko likuifaksi pada saat terjadi gempa. Likuifaksi terjadi ketika

tanah di bawah permukaan air tanah sementara kehilangan

kekuatan dan kekakuan akibat getaran. Hal ini menyebabkan

tanah untuk sementara "mencairkan (liquefy)", sehingga sejumlah

besar air, pasir dan lumpur halus keluar ke ke permukaan, dan

menyebabkan permukaan tanah mengalami deformasi, dan

menimbulkan tegangan yang pada bangunan yang berada di atas

permukaan tanah yang mengalami pencairan (Ruwhenua, 2013).

Ruwhenua (2013) menawarkan empat metode untuk

perbaikan tanah yang berpotensi likuifaksi, yakni :

1) Rapid Impact Compaction ; Metode ini menerapkan

pemadatan tanah dengan menggunakan berat jatuh yang

Page 138: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|120

melekat pada lengan penggali. Metode Ini bekerja paling sesuai

diterapkan pada tanah berpasir. Getaran dari alat pemadatan

perlu dikendalikan untuk membatasi gangguan getaran pada

tetangga.

2) Rammed Aggregate Piers ; Metode ini memanfaatkan

dorongan kerikil ke dalam tanah dengan menggunakan

hydraulic ram yang menempel pada alat penggali, sehingga

membentuk kolom-kolom kerikil di dalam lapisan tanah.

Dengan demikian tanah yang berada di antara kolom-kolom

tersebut akan terpadatkan oleh desakan material pengisit

tersebut.

3) Low Mobility Grout ; Metode ini menggunakan penyuntikan

beton ke dalam tanah, di bawah tekanan, yang dimaksudkan

untuk membentuk serangkaian pilar di bawah tanah dari bola-

bola beton. Cara ini dapat memadatkan tanah yang terdapat di

antara pilar-pilar yang keras tersebut.

4) Horisontal Soil Mixing ; Pada metode ini pengeboran dilakukan

arah horizontal di bawah bangunan yang ada ke parit (trench)

yang berisi campuran semen. Pada saat alat bor ditarik kembali,

semen yang berada dalam trench akan tertarik ke dalam lapisan

tanah, sehingga membentuk kolom tanah-semen secara

horisontal.

Keempat metode pelaksanaan yang ditawarkan

olehRuwhenua (2013),dalam memperbaiki kondisi tanah yang

berpotensi terhadap likuifaksi diilustrasikan dengan skema seperti

yang tergambar berikut.

Page 139: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

121|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 5.12. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Rapid Impact Compaction(Ruwhenua, 2013).

Gambar 5.13. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Rammed Aggregate Piers (Ruwhenua, 2013).

Gambar 5.14. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Low Mobility Grout (Ruwhenua, 2013).

Page 140: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|122

Gambar 5.15. Skema Perbaikan Tanah Berpotensi Likuifaksi

Metode Horisontal Soil Mixing (Ruwhenua, 2013).

5.7. Perbaikan Dengan TeknikVibro Replacement

Metode Vibro Replacement merupakan kombinasi dari

metode pemadatan dinamis (Dynamic Compaction) dengan

metode penggantian tanah (soil replacement), yaitu proses

penggantian tanah yang menggunakan bantuan alat penggetar

(vibrator), sehingga lahirlah metode baru yang disebut dengan

Vibro Replacement Method.

Vibro-replacement termasuk dalam kategori teknik

pemadatan getaran dalam, dimana tanah lepas atau tanah lunak

diperbaiki untuk tujuan bangunan dengan menggunakan vibrator

kedalaman khusus (Priebe 1995). Vibro-replacement adalah teknik

Page 141: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

123|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

yang membuat kolom bantalan beban yang terbuat dari pasir

kasar atau batu kerikil atau batu pecah pada lapisan tanah kohesif

dan tanah granular yang kandungan partikel halus yang tinggi

(Sayar dan Khalilpasha 2013). Vibro-replacement memiliki

keunggulan ekonomi dibandingkan perbaikan tanah tradisional,

terutama untuk peningkatan daya dukung, peningkatan kekuatan

geser, peningkatan ketahanan terhadap likuifaksi, dan

pengurangan penurunan pada tanah.

Vibro-replacement adalah metode untuk memperbaiki

karakteristik tanah melalui pengeboran, getaran, dan pengisian

material pengganti. Jika material pengisi digunakan batu, maka

akan terbentuk konstruksi kolom batu (stone column) seperti yang

telah diuraikan sebelumnya. Vibro-replacement menggunakan

kepala bergetar yang besar dan menempel pada mesin. Bobot

eksentrik dan motor listrik yang terletak di bagian atas dari kepala

getaran menciptakan getaran. Getaran tersebut bergerak ke tanah

di sekitarnya sehingga terjadi perpindahan dan pemadatan tanah

itu (Sondermann & Wehr 2004). Begitu vibrator telah mencapai

kedalaman desain, maka batu segera mengisi kekosongan yang

ada melalui bagian atas atau bawah vibrator. Vibrator naik dengan

interval 0,5 sampai 1,0 meter, untuk memungkinkan batu pengisi

menjadi padat dan stabil pada tempatnya (Sondermann dan Wehr

2004). Ada empat metode vibro-replacement seperti yang akan

dibahas di bawah ini, dan setiap metode tersebut memiliki teknik

yang sangat berbeda satu sama lain.

A. Wet Top Feed Method

Metode ini merupakan metode yang paling umum, yaitu

dengan mengumpan bahan isian dari atas dengan bantuan air

(wet top feet method). Kekuatan air yang keluar melalui kepala

vibrator yang sudah terpasang di ujung rig alat bor. Tekanan air

Page 142: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|124

akan membantu penetrasi tanah dan batu seperti yang

diumpankan dari bagian atas vibrator (Krishna et al., 2004).

Penetrasi ke kedalaman yang dibutuhkan terjadi melalui

kombinasi getaran dan pancaran air bertekanan tinggi. Begitu

vibrator mencapai kedalaman yang ditentukan, maka batu

segera diumpankan dari atas ke bawah. Metode ini dianggap

sebagai suatu proses penggantian parsial dengan beberapa

tanah yang diganti, dan tanah yang tersisa di dalam akan

dipindahkan dan ditekan ke arah lateral (Krishna et al., 2004).

Gambar 5.16.Wet Top Feed Method (Krishna et. al. 2004)

Gambar di atas menunjukkan mekanisme pada wet top feet

method sebagai salah satu teknikvibroreplacement.

Permasalahan pada penerapan metode ini adalah masalah

pasokan dan pembuangan air. Prosesnya membutuhkan air

dalam jumlah yang besar, dan biasanya diangkut ke lokasi.

Pembuangan air harus dilakukan dengan prosedur yang baik

dan tepat karena sejumlah partikel halus sangat mudah ikut

Page 143: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

125|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

dalam aliran di air. Metode ini dapat diterapkan pada perbaikan

tanah sampai pada kedalaman 30 meter.

B. Dry Bottom Feed Method

Dry Bottom Feed adalah suatu metode yang menggunakan

mesin khusus yang memungkinkan perakitan vibrator umpan

bawah (bottom feed). Penetrasi ke kedalaman yang

dibutuhkan, terjadi melalui kombinasi getaran dan kekuatan

tekanan ke bawah dari mesin (Krishna et al., 2004). Tidak

seperti pada metode wet top feed, pada metode ini prosesnya

tidak menggunakan tekanan air, dan karena itu metode dry

bottom feed lebih sesuai diterapkan di kering dan pada lokasi

dengan keterbatasan akses air. Batu yang diumpankan melalui

tempat pembuangan (bin) yang terletak pada bagian atas

mesin, lalu bergerak turun ke bagian bawah kepala vibrator

(Krishna et al., 2004). Metode ini dapat diterapkan pada lapisan

tanah hingga pada kedalaman 20 meter. Gambar berikut

menunjukkan pelaksanaan dari metode dry bottom feed.

Gambar 5.17. Dry Bottom Feed Method (Krishna et. al. 2004)

Page 144: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|126

C. Dry Bottom Feed Crane-Hung Method

Metode ini proses hampir sama dengan teknik dry bottom

feet, dengan beberapa variasi. Pelaksanaannya tidak

memerlukan mesin, dan sebagai ganti mesin digunakan derek

(crane) yang mendukung perakitan vibrator untuk umpan

bawah. Penetrasi ke kedalaman yang dibutuhkan terjadi

melalui kombinasi getaran dan berat sendiri dari vibrator

(Krishna et al., 2004). Penerapan metode ini juga tidak

memerlukan gaya ke bawah ke arah kepala vibrator.

D. Offshore Bottom Feed Method

Metode ini menggunakan sebuah kapal tongkang atau

ponton yang dapat mendukung perakitan derek (crane) dan

tangkai penggetar (vibro string), mirip dengan metode dry

bottom feed crane hung (Krishna et al., 2004). Lokasi dan

penetrasi ke kedalaman yang dibutuhkan di bawah permukaan

laut terjadi melalui kombinasi getaran, kompresi udara, dan

sistem penentuan posisi global (Krishna et al., 2004). Gambar

berikut menunjukkan skema pelaksanaan metode offsore

bottom feed.

Page 145: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Bab-5 : Pengembangan Metode Perbaikan Tanah

127|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gambar 5.18. Offsore Bottom Feed Method

(Krishna et. al. 2004)

a. Aspek lingkungan: suasanan ruang atau lingkungan.

Page 146: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|128

DAFTAR PUSTAKA

A. K. Gabr. 2012. "The Uncertainties of Using Replacement Soil in Controlling Settlement". Journal of American Science ; Volume. 8, No. 12, pp. 662-665, 2012.

A. R. Estabragh; I. Beytolahpour; and A. A. Javadi. 2011. “Effect of Resin on the Strength of Soil-Cement Mixture”. Journal of Materials in Civil Engineering/Vol. 23 Issue 7 - July 2011.

Ahnberg, H., Bengtsson, P.-E. and Holm., G. (2001), “Effect of initial loading on the strength of stabilized peat”. Proceedings of the ICE-Ground Improvement, Volume 5, Issue 1, pages 35-40

Ali Reza Zandieh and Shahaboddin Yasrobi. 2009. Retracted Article :“Study of Factors Affecting the Compressive Strength of Sandy Soil Stabilized with Polymer”. Original Paper. 28 November 2009.

Amer AliAl-Rawas, A.W.Hago, HilalAl-Sarmi. 2005. “Effect of lime, cement and Sarooj (artificial pozzolan) on the swelling potential of an expansive soil from Oman”. Building and Environment, Volume 40, Issue 5, May 2005, Pages 681-687.

Andan A. Basma and Erdil R. Tuncer. 2007. “Effect of Lime on Volume Change and Compressibility of Expansive Clays”.Transportation Research Record 1295. Jordan University of Science and TechnologyPublication of this paper sponsored by Committee on Lime and Lime-Fly Ash Stabilization.

Anil Misra, Debabrata Biswas and Sushant Upadhyaya (13 Decemeber 2004), "Physio- mechanical behavior of self cementing class C flyash-clay mixtures," www.sciencedirect.com

Anonimus. 1953. “Stabilization of Soil with Asphalt”. Technical Bulletin No. 200. American Road Builders Association, 1953.

Anonimus. 1966. “Laboratory Studies Set Coarse Grading Limits for Soil-Cement”. Soil Cement News, No. 84, Portland Cement Association, January 1966.

Anonimus. 1970. “Bituminous Base Course Practices”. Highway Research Board Committee MC-47, Bituminous Aggregate Bases, presented at 49th Annual Meeting HRB, 1970.

Anonimus. 2016. Soil “Stabilization”. Ruston Paving Company Inc. http://www.rustonpaving.com/stabilization.aspx. Diunduh tanggal 15 Mei 2017.

Page 147: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

129|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

António Alberto S. Correia1 and Maria Graça Rasteiro. 2016. “Nanotechnology Applied to Chemical Soil Stabilization”. Elsevier, Procedia EngineeringVolume 143, 2016, Pages 1252–1259.

Arumugam and K. Muralidharan (1997), "Optimi- sation of Pavement construction cost on stabilized soil subgrade," Indian Highways, March 1997, pp. 33–42.

Asma Muhmed & DariuszWanatowski. 2013. “Effect of Lime Stabilisation on the Strength and Microstructure of Clay”. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE) Volume 6, Issue 3 (May - Jun. 2013), PP 87-94.

Asmaa Al-Taie, Mahdi. M. Disfani, Robert Evans, Arul Arulrajah & Suksun Horpibulsuk. 2016. “Swell-Shrink Cycles of Lime Stabilized Expansive Subgrade” Procedia Engineering. Advances in Transportation Geotechnics-3. The 3rd International Conference on Transportation Geotechnics (ICTG 2016). Volume 143, 2016, Pages 615–622.

Athraa M. J. Al-hassani, Sami M. Kadhim, Ali A. Fattah. 2015. “Characteristics of Cohesive Soils Stabilized by Cement Kiln Dust”. International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6, Issue 4, April-2015.

Azm S. Al-Homoud, Taisir Khedaywi and Abdullah M. Al. Ajlouni (1999), "Comparison of effectiveness and economic feasibility of bitumen, lime and cement as stabilizing agents for reduction of swell potential of a clayey soil," Indian Highways, January 1999,pp.51-58.

B.A. Goodrich and W.R. Jacobi. 2014. “Magnesium Chloride Toxicity in Trees :MgCl2 Uses for Road Treatments”. Fact Sheet No. 7.425. Colorado State University Extension. 7/08. Revised 12/14.

Balasingam Muhunthan&Farid Sariosseir. 2008. “Interpretation of Geotechnical Properties of Cement Treated Soils”. Research Report FHWA Contract DTFH61-05-C-00008 Compaction Control of Marginal Soils in Fills – July 2008.

Behzad Fatahi, Dirk Engelbert, Sanjin Mujic and Hadi Khabbaz. 2011. “Effect of preloading on soft clay improvement using deep soil mixing”. Australian Geomechanics Vol 46 No 3 September 2011.

Benson, J. R. and C. J. Becker. 1942. “Exploratory Research in Bituminous Soil Stabilization”. Proceedings, Association of Asphalt Paving Technology, Vol. 13, 1942.

Bumjoo Kim; Monica Prezzi; and Rodrigo Salgado. 2005. “Geotechnical Properties of Fly and Bottom Ash Mixturesfor Use in Highway

Page 148: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|130

Embankments”. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering © ASCE / July 2005.

Chen FH. 1976. “Foundations on Expansive Soils”. Elsevier,New York, USA.

Christodoulias J. 2015. “Engineering Properties and Shrinkage Limit of Swelling Soils in Greece”. Journal Earth Science & Climatic Change – 2015. Issue-5. 1000279.

Christopher J.Griffith. 1991. “ Soil Improvement Through Vibro Compaction and Vibro Replacement”. University of Maryland, Dept. of Civil Engineering, 28 June, 1991. AD-A245 093.

Costas A.Anagnostopoulos (2004), "Physical and Engineering Properties of a cement stabilized soft soil treated with Acrylic Resin additive," www.ejge.com

Dallas N. Little, Tom Scullion, Prakash B.V.S. Kota, Jasim Bhuiyan. 1994. “Identification of The Structural Benefits of Base and Subgrade Stabilization”. Performing Organization Report, Research Report No. 1287-2. Texas Transportation Institute.

Dallas N. Little. 1999. “Evaluation of Structural Properties of Lime Stabilized Soils and Aggregates”. Volume 1 : Mixture Design and Testing Procedure for Lime Stabilized Soils. Prepared for The National Lime Association.

Dallas N. Little. 2000. “Evaluation of Structural Properties of Lime Stabilized Soils and Aggregates”. Volume 3 : Mixture Design and Testing Procedure for Lime Stabilized Soils. Prepared for The National Lime Association.

Dario David Batioja. 2011. “Evaluation of Cement Stabilization of a Road Base Material in Conjunction with Full-Depth Reclamation in Huaquillas, Ecuador”. Master Thesis in Brigham Young University.

Deepika Bonagiri & G.Jasmine Vincent. 2017. “Effect of Admixtures on Strength and Compressibility Characteristics of Different Types of Soils”. International Journal & Magazine of Engineering Technology, Management and Research. Volumen No: 4, Issue No: 2, February 2017.

Dennis Pere Alazigha, Buddhima Indraratna, J S. Vinod, Lambert Emeka Ezeajugh. 2016. “The swelling behaviour of lignosulfonate-treated expansive soil”. University of Wollongong Research Online. 2016.

Department of the Air Force, "Materials Testing," AFM 88-51,February 1966.

Page 149: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

131|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Department of the Army, "Soil Stabilization for Roads and Streets". Technical Manual TM 5-822-4, (also Air Force Manual 88-7), Chap. 4, June 1969.

Department of the Army, 1966. “Soil Stabilization-Emergency Construction”. Technical Manual TM 5-887-5, (also Air Force Manual AFM 88-40), Chap. 30, May 1966.

Dhiaadin Bahaadin Noory Zangana. 2012. “The Effect Of Sodium Hydroxide On The Strength Of Kirkuk Soil – Cement Mixtures”. Anbar Journal for Engineering Sciences.AJES-2012, Vol.5, No.2. December 2012.

Donatella Sterpi. 2015. “Effect offreeze–thaw cyclesonthehydraulicconductivityofacompacted clayey siltandinfluence ofthecompactionenergy”. Elsevier - The Japanese Geotechnical Society, Soils andFoundations2015;55(5):1326–1332.

Dumbleton. 1962. “Lime stabilized soil for road construction in Great Britain – A laboratory investigation”. Road and Road Construction 40 (479), pp.321-325. Nopember, 1962.

Dunning, R. L. and F. E. Turner. 1965. “Asphalt Emulsion Stabilized Soils asa Base Material in Roads”. Proceedings, Association of Asphalt Paving Technologists," Vol. 34, 1965.

Durotoye, T.O, Akinmusuru, J.O, Ogbiye, A.S, Bamigboye. 2016. “Effect of Common Salt on the Engineering Properties of Expansive Soil”. International Journal of Engineering and Technology Volume 6 No.7, July, 2016.

Emhammed. A. Basha , Roslan Hashim and Agus S.Muntohar (1999), "Effect of the cement–Rice husk ash on the Plasticity and compaction of soil," www.ejge.com

Emmanuel Akintunde Okunade. 2010. “Geotechnical Properties of Some Coal Fly Ash StabilizedSouthwestern Nigeria Lateritic Soils”. Modern Applied Science Vol. 4, No. 12; December 2010.

Endersby, V. A. 1942. “Fundamental Research in Bituminous Soil Stabilization”. Proceedings, Highway Research Board, Vol. 22, 1942.

Endersby, V. A. 1961. “Soil Stabilization with Portland Cement”. Bulletin 292, Highway Research Board, 1961.

Eric Berger. 2007. “Lime Use For Soil & Base Improvement (Application Design Testing)”. Chemical Lime – A Lhoist Group Company. July 19, 2007.

Page 150: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|132

Fauziah binti Ahmed, Yahya K. Atemimi, and Mohd Ashraf Mohamad Ismail. 2013. “Evaluation the Effects of Styrene Butadiene Rubber Addition as a New Soil Stabilizer on Geotechnical Properties”. EJGE. (2013). Pages 735-748.

G. Radhakrishnan, M. Anjan Kumar, and GVR Prasada Raju. 2014. Swelling Properties of Expansive Soils Treated with Chemicals and Flyash. American Journal of Engineering Research (AJER, 2014) e-ISSN : 2320-0847 p-ISSN : 2320-0936 Volume-03, Issue-04, pp-245-250.

Gaafer, Manar, Bassioni, Hesham, Mostafa, Tareq. 2015. “Soil Improvement Techniques”. International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6, Issue 12, December-2015

Guida, H.N. 1971. “Establização de um solo fino laterítico pelo ácido fosfórico (Stabilization of a fine lateritic soil with phosphoric acid)” M.Sc. thesis, COPPE/UFRJ (Federal University of Rio de Janeiro), Brazil.

Gurdev Singh&Braja M. Das. 1999. “Soil Stabilization with Sodium Chloride”. Article in Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board 1673(1673):46-54 · October 1999

H.N.Ramesh, A.J.Krishnaiah and S.Shilpa Shet. 2013. “Effect of Lime on the Index Properties of Black Cotton Soil and Mine tailings mixtures”. IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN). Vol. 3, Issue 4 (April. 2013), pages 01-07.

Hanifi Canakcia, Fatih Celika, Mohammed O. A. Bizneb, Media O. A. Biznea. 2016. “Stabilization of Clay with Using Waste Beverage Can”. World Multidisciplinary Civil Engineering-Architecture-Urban Planning Symposium, WMCAUS-2016. Procedia Engineering 161 ( 2016 ) 595 – 599

Hebib, S. and Farrell, E.R. (2003), “Some experiences on the stabilization of Irish peats”. Can. Geotech. J. 40(1): 107-120. Digital Object Identifier (DOI): 10.1139/T02-091

Helen Åhnberg. 2006. “Strength of Stabilised Soils – A Laboratory Study on Claysand Organic Soils Stabilisedwith Different Types of Binder”. Doctoral Thesis, Lund University Sweden, April 2006.

Herrin, M. 1960. “Bituminous-Aggregate and Soil Stabilization”. Highway Engineering Handbook, Section 111, Editor, K. B. Woods, McGraw-Hill Book Co.

Hindermann, W. L. 1969. “Hydrated Lime in Asphalt Paving”. Bulletin of Pit and Quarry, May 1969.

Page 151: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

133|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Ibtehaj Taha Jawad, Mohd Raihan Taha, Zaid Hameed Majeed and Tanveer A. Khan. 2012. “Soil Stabilization Using Lime : Advantages, Disadvantages and Proposing a Potential Alternative”. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 8(4): 510-520, c 2014 Maxwell Scientific Publication Corp.

Ingles O.G. & Metcalf J.B. 1972. “Soil Stabilization Principles and Practice”. Butterworths Pty. Limited, Brisbane Australia.

J. Medina and H.N. Guida. 1995. “Stabilization of lateritic soils with phosphoric Acid”. Geotechnical and Geological Engineering, 1995, 13, 199-216

J. Patrick Powers P.E. 1992. “Construction Dewatering, New Methods and Applications”. John Wiley & Sons, Inc. Second Edition.

J.W. Lyons and G.J. McEwan. 1972. “Phosphoric Acid in Soil Stabilization”. Inorganic Chemicals Division, Monsanto ChemicalCompany, St. Louis, Mo.

James D. Hussin. 2006. “Methods of Soft Ground Improvement”. © 2006 by Taylor & Francis Group, LLC.

Jian Chu and Shuwang Yan. 2011. “Case histories of ground improvement methods for road or airport construction”. Mid-Continent Transportation Research Symposium, August 18-19, 2011, Ames.

Johnson, A. W., "Soil Stabilization". Technical Bulletin No. 258,American Road Builders Association, 1965.

JonA.Epps,WayneA.Dunlap,BobM.Galloway. 1971. “Basis For The Development of A Soil Stabilization Index System”. Reproduced by National Technical Information Science, Springfield,Vol.2.

Jonathon R. Griffin and Jeb S. Tingle. 2009. “In Situ Evaluation of Unsurfaced Portland Cement-Stabilized Soil Airfields”. Engineer Research & Development Centre. US Army Corps of Engineers. July 2009.

Juan Rodriguez. 2016. “Advantages of Vibroflotation to Improve Bearing Capacity”. The Balance. Updated November 20, 2016.

K.V. Manoj Krishna and H.N.Ramesh. 2012. “Strength and FOS Performance of Black Cotton Soil Treated with Calcium Chloride”. Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE) ISSN: 2278-1684 Volume 2, Issue 6 (Sep-Oct 2012), PP 21-25.

Khairul Anuar Kassim and Hadi Nur. 2012. “Stabilization of tropical kaolin soil with phosphoric acid and lime”. Natural Hazards. April 2012, Volume 61, Issue 3, pp 931–942.

Page 152: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|134

Kittrick, J.A. and Jackson, M.L. 1955.“Rate of phosphate reaction with soil minerals and electron microscope observations on the reaction mechanism”.Soil Science Society Proceedings, 19, 292–5.

Kolawole J. Osinubi.1998. “Permeability of Lime-Treated Lateritic Soil”. Technical Papers. Journal of Transportation Engineering of ASCE. Volume 124 Issue 5 - September 1998.

Komihana Ruwhenua. 2013. “IMPROVING Liquefaction Vulnerable Land”. Earthquake Commision – EQC, New Zealand, 2013.

Krishna, H., Raju, V.R., and Wegner, R., (2004). “Ground Improvement using Vibro Replacement in Asia 1994 to 2004 : A 10 Year Review.” Proc.,5th Int. Conf. on Ground Improvement Techniques., Kuala Lampur, Malaysia.

L.S. Wong, R. Hashim and F.H. Ali. 2008. “Strength and Permeability of Stabilized Peat Soil”. Journal of Applied Sciences, 8: 3986-3990.

Lambe, T. W. 1962. “Foundation Engineering”, edited by G. A. Leonards,McGraw-Hill Book Co.

Laurence Latta and John B. Leonard. 1975. Epoxy Resin Soil Stabilizing Compositions. United States Patent. Jul. 28, 1975.

Loan T.K.DAM, Isamu SANDANBATA, Makoto KIMURA. 2006. “Vacuum Consolidation Method – Worldwide Practiceand the Latest Improvement in Japan”. Research Assistant,Hazama Corporation. (2006.12).

M. Mirzababaei, S. Yasrobi, and A. Al-Rawas. “Effect of polymers on swelling potential of expansive soils”. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Ground Improvement. Volume 162, Issue 3. 2009.

M. Yıldız, A.S. Soğancı. 2012. “Effect of freezing and thawing on strength and permeability of lime-stabilized clays”. Scientia Iranica A (2012) 19 (4), 1013–1017.

MacLean, D. J. and P. T. Sherwood. 1961. “Study of the Occurrence and Effects of Organic Matter in Relation to the Stabilization of Soils with Cement”. Proceedings, Fifth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1961.

Mahmoud Halaweh. 2006. “Effect of alkalis and sulfates on Portland cement Systems”. A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy of University of South Florida. December 8, 2006.

Manikant Mandal and Dr. Mayajit Mazumdar (1995), "A Study on the effect of sodium carbonate as an additive to stabilized soil," Indian Highways, December 1995, pp. 31–36.

Page 153: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

135|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Marshall R. Thompson. 1967. “Factor Influencing The Plasticity and Strength of Lime-Soil Mixtures”. By the Board Of Trustees Of the University Of Illinois.

Marwa Abdel Fatah. 2014. "Improvement Of Bearing Capacity Of Soft Clay Soil Beneath Shallow Foundation Using Cohesionless Soil Replacement". Menoufiya University, Egypt, 2014.

Md. Shahidul Islam. 2001. “Permeability Characteristics of Lime Treated Soils”. Master Thesis of ivil Engineering – Bangladesh University, Juli 2001.

Mertens, E. W. and Wright. 1959. “Cationic Asphalt Emulsions: How They Differfrom Conventional Emulsion in Theory and Practice”. Proceedings, Highway Research Board, Vol. 38, 1959.

Metcalf J.B. 1959. “A laboratory invetigation of the strength age relations of fine soil stabilized with white hydrated lime and ordinary portland cement”. RN/3435/JBM.DSIR RRL. March, 1959.

Michael Lersow. 2001. “Deep soil compaction as a methode of ground improvement and to stabilization of westes and slopes with danger of liquefaction, determining the modulus of deformation and shear strength parameter of loose rock”. Pergamon – Elsevier, Weste Management 21 (2001) 161-174.

Michael, A.S. and Tausch Jr., F.W. 1960.“Phosphorous chemicals as soil stabilizers”.Industrial and Engineering Chemistry, 52(10), 857–8.

Michaels, A.S., Williams, P.M. and Randolph, K.B. 1958.“Acidic phosphorous compounds as soil stabilizer.Industrial and Engineering Chemistry, 50(6), 889–94.

Mitchell J.K. 1976. “The properties of cement-stabilized soils”.Proceeding of Residential Workshop on Materials and Methods For Low Cost Road, Rail, and Reclamation Works, Australia: 365–404.

Muhanned Qahtan Waheed. 2012. , “A Laboratory Evaluation of stabilization of silty clay soil by using Chloride Compounds”, Engineering & Technology Journal, Vol. 30, No.17, 2012, 3054 - 3064.

Murat Turkoz&Pinar Vural. 2013. “The effects of cement and natural zeolite additives on problematic clay soils”. Science and Engineering of Composite Materials. Volume 20 Issue 4 (Nov. 2013).

Page 154: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|136

Murty V.R. and Krishna P.H. 2006. ““Stabilisation of expansive clay bed using calcium chloride solution”.Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Ground Improvement. Volume 10, Issue 1, 2006.

Murty V.R. and Krishna P.H. 2007. “Amelioration of expansive clay slopes using calcium chloride solution, ASCE Jl of Materials in Civil Engg., Vol. 1, no. 19, pp. no. 19-25, 2007.

N. S. Ikhlef, M. S. Ghembaza, M. Dadouch. 2014. “Effect of Cement and Compaction on the Physicochemical Behavior of a Material in the Region of Sidi Bel Abbes”. Engineering, Technology & Applied Science Research Vol. 4, No. 4, 2014, 677-680

Nagih M. El-Rawi and Amir A.A. Awad.1981. “Permeability of Lime Stabilized Soils”.Transportation Engineering Journal of ASCE, 1981, Vol. 107, Issue 1, Pg. 25-35.

Nguyen Duy Quang, Jin Chun Chai. 2015 “Permeability of lime and cement-treated clayey soils”. Canadian Geotechnical Journal,2015, Vol. 52, No. 9 : pp. 1221-1227

Nidal R. Bhuria & Ajanta Sachan. 2014. Shear strength and constant rate of strain consolidation behaviour of cement-treated slurry-consolidated soft soil. Current Science, Vol. 10, pages 972-979, No. 7, 10 April 2014.

Noor Thamer, Bujang B.K. Huat, Eltaher Aburkaba, Thamer A. Mohamed, Sina Kazemian. 2015. Effect of Formamide, calcium chloride and aluminum chloride on stabilization of peat with cement-sodium silicate grout. WALIA journal 31(S4): 202-206, 2015.

Oglesby, C. H. and L. I. Hewes 1963. “Highway Engineering”. John Wiley and Sons, Inc., New York, 1963.

Olaniyan, O.S., Olaoye, R.A, Okeyinka, O.M, and Olaniyan, D.B. 2011.“Soil Stabilization Techniques Using Sodium Hydroxide Additives”.International Journal of Civil & Environmental Engineering IJCEE-IJENS Vol: 11 No: 06. Dec. 2011.

P.C.Varghese. 2005. “Foundation engineering”. New Delhi: PHI learning private limited, 2005.

Peteris Skels, Kaspars Bondars, Aleksandrs Korjakins. 2013. “Unconfined Compressive Strength Properties of Cement Stabilized Peat”. 4th International Conference CIVIL ENGINEERING`13 Proceedings Part I – CONSTRUCTION AND MATERIALS. Latvia, LV-1658.

Prakhar Dubey & Rajesh Jain. 2015. “Effect of Common Salt (Nacl) on Engineering Properties of Black Cotton Soil”. IJSTE - International Journal of Science Technology & Engineering | Volume 2 | Issue 01 | July 2015.

Page 155: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

137|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Priebe, H. J. 1995. "The Design of Vibro Replacement." Gound Engineering (Dec), 31-37.

Priebe, H. J. 1998. "Vibro Replacement to prevent earthquake induced liquefaction." Ground engineering 31(9) 30-33.

Punmia B.C. 1980. “Soil Mechanics and Foundations”. Standard Book House, New Delhi.

Puzinauskas, V. P. and B. F. Kallas 1962. “Stabilization of Fine-GrainedSoils with Cutback Asphalt and Secondary Additives”. Bulletin 309, Highway Research Board.

R. C. Mainfort. 1951. "A Summary Report on Soil Stabilization by the Use of Chemical Admixtures," Technical Development Report No. 136, February 1951.

R. C. Mainfort. 1957. “Soil Stabilization with Resins and Chemicals”. Highway and Construction Materials Department Dow Chemical Company

Robnett, Q. L. & M. R. Thompson. 1969. “Stabilization Recommendations for Illinois Soils and Materials”. Illinois Cooperative Highway Research Program, Project IHR-94, August, 1969.

Robnett, Q. L. and M. R. Thompson, "Stabilization of Illinois Materials-Development of Guidelines and Criteria". Illinois Cooperative Highway Research Program Project IHR-94, September 1969.

S.A.Aiban, H.M.Al-Ahmadi, I.M. Asi, Z.U.Siddique, and O.S.B. Al- Amoudi (8 March 2005), "Effect of geotextile and Cement on the performance of sabkha subgrad," www.sciencedirect.com.

Samson Mathew,P. Selvi, and K.B.Velliangiri. 2009. “A Study on Engineering Properties of Cement Stabilized Seashore Soil”. NBMCW January 2009

Sangita Lajurkar, Y. S. Golait, S. R. Khandeshwar. 2016. “Effect of Calcium Chloride Solution on Engineering Properties of Black Cotton Soil”. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 5, Issue 2, February 2016

Sayar, A. D. and Khalilpasha, M. 2013. "Soil Improvement Using Vibro Replacement Technique." The Masterbuilder., 74-76.

Scholen, D. E., “Non-Standard Stabilizers" Rep. No. FHWA-FLP-92-011, FHWA, 1992.

Seyedesmail Mousavi & Leong Sing Wong. 2017. “Compressibility Characteristics of Compacted Clay Treated withCement, Peat Ash and Silica Sand”.Sains Malaysiana 46(1)(2017): 97–106.

Page 156: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|138

Sherif Abdel Salam. 2007. "The effect of replacement soil on reducing settlement of footing on deep soft clay using numerical approach," cairo university, Giza, egypt, thesis 2007.

Siavash Mahvash, Susana López-Querol,Ali Bahadori-Jahromi. 2017. “Effect of class F fly ash on fine sand compaction through soil stabilization”. Elsevier, Heliyon 3 (2017).

Soletanche-Bachy. 2015. “Technique Soil Improvement” © 2015, Soletanche-Bachy Group.

Sondermann, W. and Wehr, W. 2004. "Deep Vibro Techniques, GroundImprovement", 2nd Edition, edited by M.P. Moseley and K. Kirsch, 57-92, Spon Press.

Sridharan A, Prakash K. 2000. ‘Classification procedures for expansive soils’. Proc Instn Civ Engrs Geotech Eng 143: 235-240.

Suksun Horpibulsuk et al. (2006), "Strength Development in Cement stabilized low plasticity and Coarse grained soils: Laboratory and Field Study," Soils and Foundation, vol.46,No.3, pp.351–366.

T. Ca´ssia de Brito Galvao, Ahmed Elsharief and Gustavo Ferreira Simoes. 2004. “Effects of Lime on Permeability and Compressibility of Two Tropical Residual Soils”. Journal of Environmental Engineering, Vol. 130, No. 8, August 1, 2004. ©ASCE, ISSN 0733-9372/2004/8-881–885.

T. Yamani Devi andDSV Prasad. 2016. “Stabilization of Expansive Soil Using Aluminum Chloride and Flyash”.IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE) e-ISSN: 2278-1684,p-ISSN: 2320-334X, Volume 13, Issue 3 Ver. II (May- Jun. 2016), PP 78-82.

T.Lopez-Lara, J.A. Zepeda-Garrido and V.M. Castario (1999), "A comparative study of the effectiveness of different additives on the expansion behavior of clays," www.ejge.com

Tamadher Abood and Mohamed A. S. Mohamed. 2015. “A Laboratory Evaluation of Stabilization of Salty Clay Soil by Using Chloride Compounds”. International Journal of Civil and Structural Engineering Research. Month: October 2014 – March 2015, pp: (Vol. 2, Issue 2, pp : (47 – 52).

Thanh Danh Tran Yu-Jun Cui, Anh Minh Tang, Martine Audiguier, Roger Cojean. 2014. “Effects of lime treatment on the microstructure and hydraulic conductivity of Héricourt clay”. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering Volume 6 (2014), pages 399-404.

Page 157: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

139|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Thompson, M. R. 1964. “The Significance of Soil Properties in Lime-Soil Stabilization”. Civil Engineering Studies, Highway Engineering Series No. 13, University of Illinois, June 1964.

Thompson, M. R. and Q. L. Robnett, "Second Air Force Stabilization Colloquium". Kirtland Air Force Base, February 1970.

U.S. Naval Civil Engineering Laboratory. 1962. “Standard Specifications for Road and Bridge Construction”. Texas Highway Department, 1962.

U.S. Naval Civil Engineering Laboratory. 1968. “A Guide to Short-Cut Procedures for Soil Stabilization with Asphalt”. Technical Note N955, April 1968.

Uppal, I. S. 1967. “Soil-Bituminous Stabilization”. Highway Research Record 198, Highway Research Board, 1967.

Virender Kumar, (2002), "Compaction and permeability study of a soil stabilised with Flyash, Lime and Na2CO3 ", Journal of The institution of Engineers" Volume 82, Febraury 2002, pp. 173–176.

Wan Hasmida binti Wan Hassan. 2015. “Peat Soil Stabilization Using Magmesium Chloride”. Master Thesis in Faculty of Civil Engineering Universiti Teknologi Malaysia, January, 2015.

Warsiti. 2009. “Meningkatkan CBR Dan Memperkecil Swelling Potensial Tanah Sub-grade Dengan Metode Stabilisasi Tanah Dengan Kapur”. Wahana TEKNIK SIPIL Vol. 14 No. 1 April 2009: 38-4

Willis Diana, Afriza Marianti, Ika Ernawati. 2011. “Optimasi Kadar Aspal pada Stabilisasi Tanah Pasir Menggunakan Aspal dengan Uji CBR”. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 14, No. 2, 127-132, November 2011.

Willis J.G. 1971. “Stabilization of road pavement in practice”. Aust. Road Research Board. In press, 1971.

Winterkorn H.F. & Fang H.Y. 1975. “Foundation Engineering Handbook”. Van Nostrand Reinhold Company. New York.

Winterkorn, H. F. 1957. “Granulometric and Volumetric Factors in Bituminous Soil Stabilization”. Proceedings, Highway Research Board, 1957.

Wojciech SAS, Andrzej Gluchowski. 2013. “Effects of stabilization with cement on mechanical properties of cohesive soil – sandy-silty clay”. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW Land Reclamation No 45 (2), 2013: 193–205.

Ya-Sheng LUO, Jing LI, and Andrew CHAN. 2009. “STUDY ON THE ENGINEERING PROPERTY OF MIXED-SOIL FLY ASH”. Proc. of Int.

Page 158: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|140

Symp. on Geoenvironmental Eng., ISGE 2009,September 8-10, 2009, Hangzhou, China.

Z.A. Rahman, N. Sulaiman, S.A. Rahim, W.M.R. Idris & T. Lihan. 2016. “Effect of Cement Additive and Curing Period on Some Engineering Properties of Treated Peat Soil”. Sains Malaysiana 45(11)(2016): 1679–1687.

Zhang Dingwen, Fan Libin, Liu Songyu, and Deng Yongfeng. 2013, “Experimental Investigation of UnconfinedCompression Strength and Stiffness of Cement Treated Salt-Rich Clay”. Marine Georesources & Geotechnology, 31 : 360–374, 2013 Copyright # Taylor & Francis Group, LLC.

Page 159: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

141|Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

INDEX

Additive 12, 14, 16, 18 Asam Fosfat 18, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 153, 154, 155 Asam Sulfat 14, 18, 145, 146, 148 Bearing Capacity 10, 14, 193, 230 Black Cotton 118, 126, 129 California Bearing Ratio 99, 139 Capacity of Change Cation 40, 41 Cementation Reaction 45 Compaction Grouting 211, 212 Dewatering 16, 18, 258, 177, 178, 179, 180, 181, 202 Differential Free Swell 139 Differential Settlement 24, 160, 210 Dynamic Compaction 17, 213, 214, 218 Ekspansif 5, 63, 91, 93, 94, 116, 117, 118, 127, 128, 129, 133, 134, 139,

140, 141, 142, 143, 144, 155, 193 Garam Aluminium 107, 133, 137 Garam Magnesium 132, 133, 134, 136, 137 Group Index 151 Horizontal Drain 172 Ice deicing 107, 137 Illite 24, 28, 29, 40 Inclusions 197 Kalsium Klorida 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 138 Kaolinite 24, 27, 28, 29, 33, 40, 147 Kembang-susut 16, 19, 39, 58, 59, 62, 63, 66, 91, 93, 94, 95. 129, 133 Kuat Geser 3, 7, 12, 14, 16, 17, 18, 76, 102, 107, 191, 192, 206 Kuat Tekan Bebas 49, 54, 55, 57, 82, 84, 87, 88, 89, 90, 91, 110, 117,

121, 122, 124, 126, 130, 138, 147, 148, 149, 150 Likuifaksi 37, 38, 160, 198, 202, 203, 211, 213, 215, 216, 217, 218, 219 Liquefaction 37, 137 Liquid Limit 100, 116 Maximum Dry Density 99, 117, 136, 143, 188, 193 Montmorillonite 24, 25, 26, 27, 28, 29, 33 Natrium Klorida 115, 122 Normally Consolidated 37 Oktahedral 28, 29, 133 Optimum Moisture Content 92, 99, 117, 119, 136, 143, 188, 193

Page 160: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Index

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|142

Over Consolidated 37 Pastic Index 151 Perkuatan Tanah 7, 8, 10 Permeability 105 Permeation Resin 9, 15, 19 Plastic Limit 100, 116 Plasticity 43, 52, 116 Pozzolanic 47, 48, 49, 58, 79, 107 Preloading 9, 14, 88, 174, 175, 176 Settlement 7, 12, 24, 65, 70, 98, 106, 157, 160, 175, 179, 181, 182, 201,

208, 210 Shear Strength 127, 231 Shrinkage Limit 116 Skeleton 16, 64 Soda Kaustik 14, 18, 107 Sodium Klorida 114 Soil Ash 9, 13, 17 Soil Cement 9, 13, 16 Soil Improvement 4, 7, 8 Soil Lime 9, 13, 17 Soil Properties 6, 150 Soil Reinforcement 4, 7, 8, 10 Soil Replacement 181, 197, 218 Soil Stabilization 4, 5, 137 Specific Surface 24, 30, 38, 39, 40 Stabilisasi Tanah 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 18, 19, 74, 80, 92, 96, 100, 128, 137,

147, 149, 185, 187 Stabilizer 14, 18, 20, 23, 38, 41, 42, 43, 44, 45, 71, 73, 74, 76, 77, 81, 91,

93, 97, 106, 107, 115, 122, 136, 150, 157, 183, 186, 187, 189, 193 Stone Column 182, 202, 203, 204, 205, 219 Swelling Potential 5, 16, 45, 58, 59, 62, 66, 91, 95 Swelling Pressure 63, 96, 126, 134 Tetrahedral 27, 28, 29 Unconfined Compression Strength 49, 55, 57, 151, 152, 153 Vertical Drain 8, 18, 172, 173, 238 Vibro Replacement 218, 220 Vibroflotation 9, 16, 198, 199, 200, 201, 202 Volume Change 25, 133, 154, 160

Page 161: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Profil Penulis

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah| 143

GLOSARIUM

ASTM = American Standard Testing of Material.

CBR = California Bearing Capacity

Cc = Coeficient Compressibility

CEC = Capacity of Change Cation.

CKD = Cement Kiln Dust.

DCP = Dynamic Cone Penetrometer

DFS = Differential Free Swell.

Dr = Relative Density

DSM = Deep Soil Mixing

E-SBR = Emulsion Styrene Butadiene Rubber.

ESP = Exchangeable Sodium Percentage.

FDD = Faktor Daya Dukung.

FOS = Factor of Safety

GI = Group Index.

IUPAC = International Union of Pure and Applied Chemistry.

LI = Liquid Index

LL = Liquid Limit

LS = Lignosulfonat.

LTCR = Lime Treatment Compression Ratio.

m.a.t = Muka Air Tanah

MC = Medium-Curing.

MDD = Maximum Dry Density.

MIP = Mercury Intrusion Porosimetry.

OMC = Optimum Moisture Content.

OPC = Optimum Portland Content.

PFWD = Portable Falling-Weight Deflectometer

pH = powerp/potenz [H+] = – log [H+] (derajat keasaman)

PI = Plasticity Index.

PL = Plastic Limit

Page 162: DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH - lp3m.unismuh.ac.id · diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah|144

PN-S-96011 = Polska Normy Standard 96011, Data publikacji, 02-01-1998

PSPA = Portable Seismic Property Analyzer.

PVDs = Prefabricated Vertical Drains -

Rc = Relative Compaction

RC = Rapid Curing.

SAR = Sodium Adsorption Ratio.

SBR = Styrene Butadiene Rubber.

SEM = Scanning Electron Mmicroscope.

SL = Shringkage Limit

SNI = Standar Nasional Indonesia

SPT = Standard Penetration Test.

S-SBR = Solution Styrene Butadiene Rubber.

SSG = Soil Stiffness Gauge.

UCCS = Unconfined Compression Strength.

UCS = Unconfined Compression Strength.

WCD = Waste Canned Drinks.