Post on 29-Oct-2019
REKAYASA PERBAIKAN TANAH
I. Tanah dan Permasalahannya
EGA JULIA FAJARSARI, ST., MT.
PENGENALAN TANAH
Tanah adalah bagian kulit bumi yang terdiri dari mineral
dan bahan organik. Tanah sangat penting peranannya
bagi semua kehidupan di bumi, karena tanah mampu
mendukung kehidupan tumbuhan di mana tumbuhan
menyediakan makanan dan oksigen kemudian menyerap
karbon dioksida dan nitrogen. Komposisi tanah berbeda-
beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lain.
Material yang terdiri dari butiran mineral-mineral padat
(agregat) yang tidak tersementasi satu sama lain, dan
atau dari bahan organik yang melapuk, dimana diantara
butiran terdapat ruang-ruang kosong yang terisi oleh zat
cair dan udara.
PROFIL TANAH
1. Horizon O : Merupakan lapisan permukaan, terdapat banyak akar tanaman, jasad renik dankaya akan humus.
2. Horizon A : Merupakan zona eluviasi yang mempunyai banyak humus.
3. Horizon B : Merupakan zona akumulasi yang sedikit sekali lapisan humusnya.
4. Horizon C : Merupakan zona terjadinya
pelapukan bahan induk tanah.
PETA TANAH SECARA GLOBAL
PROSES TERJADINYA TANAH
Tanah Terjadi sebagai produk pecahan dari batuanyang mengalami pelapukan kimiawi dan mekanis(kecuali tanah organik: gambut)
Sifat yang dimiliki tanah bergantung pada batuaninduknya, dan faktor-faktor seperti iklim, tofografi,organisme, dan waktu.
Tanah telah lapuk mengalami perpindahan daribatuan induknya. Perpindahan ini dapat diakibatkanoleh gaya berat (proses kemiringan) atau oleh mediatransportasi, seperti air, angin dan es.
PROSES TERJADINYA TANAH
Batuan induk, proses pelapukan, dan media transportasi
mempunyai pengaruh terhadap sifat material yang pada akhirnya
di endapkan disuatu tempat. Setelah mengendap, pada material
tanah tersebut masih berlangsung berbagai perubahan. Oleh
karena itu terbentuklah berbagai jenis tanah, dengan distribusi
besar butiran, tahapan penyatuan, bentuk butiran, dan lain
sebagainya.
ASAL USUL TANAH
Siklus batuan danproses terjadinya tanah
TANAH
Batuan beku
(Igneous rocks)
Peristiwa vulkanik (gunung berapi)
Magma (panas, pijar)
Batuan yang cair,biasanya bergerak keatas (sebagai lava)
membeku
Sediments
Sedimentary
rocks
Metamorphic
rocks
Penimbunan terus menerus dan pengerasan
Pelapukan dan erosi
menumpuk
JENIS-JENIS TANAH
A. TANAH RESIDU (RESIDUAL SOIL):
Tanah yang terbentuk oleh penumpukan produk
pelapukan batuan ditempat asalnya.
JENIS-JENIS TANAH
B. TANAH SEDIMEN/TRANSPORTED SOIL
a. Tanah glacial
Terbentuk karena produk pelapukanterangkut dan terdeposisi oleh es atau olehgletser (sungai es).
JENIS-JENIS TANAH
b. Tanah aeolian
Terbentuk karena produk pelapukan terangkutdan terdeposisi oleh angin
JENIS-JENIS TANAH
c. Tanah alluvial
Terbentuk karena produk pelapukanterangkut oleh air dan terdeposisisepanjang sungai
JENIS-JENIS TANAH
d. Tanah Colluvial
Terbentuk karena produk yangberpindah tempat akibat garagrafitasi (kemeringinan slope) –biasanya bercampur dengan batuan.
KLASIFIKASI TANAH
Menurut Hardjowigeno (1992)
terdapat 10 ordo tanah dalam
sistem Taksonomi Tanah USDA
(United Stated Department of
Agriculture = Departmen Pertanian
Amerika Serikat) 1975, yaitu: 1. Alfisol
2. Aridisol
3. Entisol
4. Histosol
5. Inceptisol
6. Mollisol
7. Oxisol
8. Spodosol
9. Ultisol
10. Vertisol
KLASIFIKASI TANAH
Menurut Dudal, R., and M. Soepraptohardjo,
tanah di Indonesia dapat dikelompokkan:
* Tanah Aluvial* Andosol* Grumusol* Latosol* Litosol
* Tanah Mediteran
* Organosol
* Podsol
* Podsolik
* Regosol
TANAH ALUVIAL
Jenis tanah ini masih muda, belummengalami perkembangan,berasal dari endapan tanahaluvium yang dibawa oleh air dandiendapkan di daerah lain.
Penyebarannya di Sumaterabagian timur, Jawa bagian utara,Kalimantan bagian selatan.
TANAH ANDOSOL
Tanah ini berasal dari batuan induk abu
atau tuf vulkanik, serta berwarna hitam
kelam, dan mengandung bahan organik
tinggi.
Tanah ini tersebar di daerah vulkanik.
TANAH GRUMUSOL
Tanah mineral ini berasal dari batuan
kapur profil, agak tebal, tekstur lempung
berat sehingga kedap air, struktur kersai
(granular) di lapisan atas, sedangkan di
lapisan bawah seperti bunga kubis.
TANAH LATOSOL
• Jenis tanah ini telah berasal dari
batuan induk tuf, material vulkanik,
breksi batuan beku intrusi.
• Penyebarannya di daerah beriklim
basah, curah hujan lebih dari 300 –
1000 m
TANAH LITOSOL
• Tanah mineral ini batuan induknya batuanbeku atau batuan sedimen keras,kedalaman tanah dangkal (< 30 cm)
• Tekstur tanah beranekaragam, umumnyaberpasir, tidak berstruktur, terdapatkandungan batu, kerikil dan kesuburannyabervariasi.
• Tanah litosol dapat dijumpai pada segalaiklim, umumnya di topografi berbukit,pegunungan, lereng miring sampai curam.
TANAH MEDITERAN
Tanah ini berasal dari batuan kapur keras
(limestone) dan tuf vulkanis bersifat basa,
berwarna coklat hingga merah, tekstur geluh
hingga lempung, struktur gumpal bersudut, daya
absorpsi sedang, permeabilitas sedang dan peka
erosi,
Penyebarannya di daerah bercurah hujan kurang
dari 2500 mm/tahun
TANAH ORGANOSOL
• Jenis tanah ini berasal dari bahan indukorganik seperti dari hutan rawa atau rumputrawa, mengandung banyak bahan organik,berwarna coklat hingga kehitaman, teksturdebu lempung, tidak berstruktur, berkadarair tinggi, umumnya bersifat sangat asam(pH 4.0), kandungan unsur hara rendah
TANAH PODSOL
• Jenis tanah ini bertekstur lempung hingga pasir,struktur gumpal, konsistensi lekat, kandunganpasir kuarsanya tinggi, sangat masam, kesuburanrendah, kapasitas pertukaran kation sangatrendah, peka terhadap erosi, batuan induk batuanpasir dengan kandungan kuarsanya tinggi danbatuan lempung.
• Penyebaran di daerah beriklim basah, curah hujanlebih dari 2000 mm/tahun. Daerahnya KalimantanTengah, Sumatra Utara dan Irian Jaya (Papua).
TANAH PODSOLIK
• Tanah mineral ini bertekstur lempung hingga
berpasir, struktur gumpal, konsistensi lekat,
bersifat agak asam (pH kurang dari 5.5),
kesuburan rendah hingga sedang, warna merah
hingga kuning, peka erosi. Tanah ini berasal dari
batuan pasir kuarsa, tuf vulkanik, bersifat asam.
• Tersebar di daerah beriklim basah tanpa bulan
kering,curah hujan lebih dari 2500 mm/tahun.
TANAH REGOSOL
Jenis tanah ini masih muda, teksturpasir,struktur berbukit tunggal, pH umumnyanetral, kesuburan sedang, berasal dari bahaninduk material vulkanik piroklastis atau pasirpantai.
Penyebarannya di daerah lereng vulkanik mudadan di daerah beting pantai dan gumuk-gumukpasir pantai.
SUSUNAN UTAMA TANAH
Tanah terdiri dari empat
komponen utama yaitu bahan
mineral, bahan organik, udara
dan air tanah. Pada gambar
dibawah diperlihatkan susunan
utama tanah berdasarkan volume
dari suatu jenis tanah dengan
tekstur lempung berdebu dengan
perbandingan bahan padat dan
ruang udara tanah yang
seimbang.
BAHAN MINERAL
Bahan mineral dalam tanah berasal dari pelapukan batuan.
Karena itu susunan mineral di dalam tanah berbeda-beda sesuai
dengan susunan mineral batu-batuan yang dilapuknya. Batuan
dapat dibedakan menjadi batuan beku (batuan vulkanik), bantuan
endapan (batuan sedimen) dan batuan metamorfosa. Bahan
mineral yang ada dalam tanah dikategorikan berdasarkan ukuran
fraksi/pecahannya, yaitu :
Ukuran Fraksi 2 mm – 50 µ : pasir
Ukuran Fraksi 50 µ – 2 µ : debu
Ukuran Fraksi kurang dari 2µ : liat
BAHAN ORGANIK
Bahan Organik umumnya ditemukan di permukaan tanah, dengan jumlah yang tidak besar (sekitar 3 – 5
%), namun pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah sangat besar. Adapun pengaruhnya terhadap sifat-sifat
tanah dan akibat terhadap pertumbuhan tanaman adalah :
Sebagai granulator (memperbaiki struktur tanah)
Sumber unsur hara N, P, S, unsur mikro dan lainnya
Menambah kemampuan tanah untuk menahan air
Menambah kemampuan tanah untuk menahan unsur hara (kapasitas tukar kation tanah menjadi tinggi)
Sumber energi bagi mikroorganisme.
Bahan organik dalam tanah terdiri dari bahan organik kasar dan bahan organik halus atau humus. Tanah
yang banyak mengandung humus atau bahan organik adalah tanah-tanah lapisan atas atau top soil.
AIR
Persediaan air dalam tanah tergantung dari beberapa hal, yaitu :
Banyaknya curah hujan atau air irigasi
Kemampuan tanah menahan air
Besarnya evapotranspirasi (penguapan langsung melalui tanahdan melalui vegetasi)
Tingginya muka air tanah.
Kemampuan tanah untuk menahan air dipengaruhi antara lainoleh tekstur tanah. Tanah bertekstur kasar mempunyaikemampuan menahan air lebih kecil daripada tanah berteksturhalus.
UDARA
Udara dan air mengisi pori-pori tanah. Banyaknya pori-pori di dalam tanahkurang lebih 50 % dari volume tanah, sedangkan jumlah air dan udara di dalamtanah berubah-ubah. Susunan udara di dalam tanah berbeda jika dibandingkandengan susunan udara di atmosfir, dengan perbedaan sebagai berikut :
Kandungan uap air lebih tinggi; tanah-tanah yang lembab mempunyai udaradengan kelembaban nisbi (relative humidity = RH) mendekati 100 %.
Kandungan CO2 lebih besar daripada atmosfir ( 0,03 %)
Kandungan O2 lebih kecil daripada di atmosfir (udara tanah terdiri dari 10 – 12% O2, sedangkan atmosfir terdiri dari 20 % O2). Hal ini mungkin disebabkankarena kegiatan dekomposisi bahan organik atau pernafasan organismehidup dalam tanah dan akar-akar tanaman yang mengambil O2 danmelepaskan CO2.
PENGELOMPOKAN TANAH
1. Tanah berbutir kasar (pasir, kerikil)
2. Tanah berbutir halus (lanau, lempung)
3. Tanah campuran
KERIKIL DAN PASIR
LANAU DAN LEMPUNG
Partikel utama pembentuk tanah adalah pasir, lanau (debu), dan
lempung (tanah liat). Berasarkan ukuran partikel batuan, perhatikan tabel
berikut :
NO NAMA BUTIRAN BATUN DIAMETER (DALAM MM)
1 Kerikil Antara 2-4 mm
2 Pasir Antara 0.053-2 mm
3 Lanau Antara 0.002-0.053 mm
4 Lempung Kurang dari 0.002 mm
Lempung : Berbuitran halus, Berkohesi, Masif liat, Tidak kasat mata
Lanau : Berbutir sedang, Tidak berkohesi, Dapat lepas-lepas, Agak kasat mata
Pasir : Berbutir kasar, Tidak berkohesi, Dapat lepas-lepas, Kasat mata
Tanah juga dapat dibagi berdasarkan sifat fisiknya yaitu:
Tekstur tanah berpengaruh terhadap daya serap dan daya tampung air.
Tanah lempung teksturnya sangat halus, mudah menampung air tetapi
daya serapnya kecil.
Sebaliknya tanah pasir mudah menyerap air, tetapi sukar
menampungnya.
36
TANAH BERMASALAH (DIFFICULT SOIL)
Tanah Lempung Lunak (Soft Soil)
Tanah Gambut (Peat Soil)
Tanah Ekspansif (Swelling Soil)
Tanah Runtuh (Collapsible soil)
Tanah Rentan Likuifaksi
37
PROBLEM TANAH LEMPUNG LUNAK
Definisi:
Tanah lempung lunak (soft clay) didefinisikan sebagai tanah
lempung yang memiliki
kuat geser undrained, Cu < 0.25 kg/cm2 , atau
perkiraan nilai SPT, N < 5 blows/ft, atau
nilai perlawanan konus qc < 15 kg/cm2
38PERMASALAHAN GEOTEKNIK DAN
PENANGANAN
PERMASALAHAN
Muka air banjir relatif tinggi
Daya dukung sangat rendah
Kompresibilitas tinggi
Konsolidasi terjadi dalam waktu lama
TEKNIK PERBAIKAN TANAH
Prakonsolidasi
Penggunaan Vertical drain (Sand drain atau PVD)
Geosintetis
Pondasi tiang
39
PROBLEM TANAH GAMBUT
Definisi:
• Tanah gambut (peat soil) merupakan tanah yang mengandung bahan
organik dalam jumlah yang desar sehingga mempengaruhi sifat rekayasa
tanah tersebut. Dengan demikian sistem klasifikasi tanah berbeda
dengan tanah lempung.
40
PERMASALAHAN GEOTEKNIK
Muka air tanah tinggi
Daya dukung sangat rendah
Kompresibilitas tinggi
Konsolidasi sekunder berlangsung sangat lama
Proses dekomposisis berlangsung lama
Kestabilan dalam arah lateral
Overall sliding
41
LANGKAH PENANGANAN MASALAH
LANGKAH PENANGANAN
Tentukan jenis tanah berdasarkan serat
Tentukan metode prediksi pemampatan di lapangan
Tentukan metode stabilisasi
METODE STABILISASI
Penggunaan Material ringan
Timbunan dengan perkuatan geotekstil
Preloading
Preloading + geotekstil
Sand drain (Bukan PVD)
Pemasangan cerucuk, dolken, minipile
42Hal yang perlu dihindari berkaitan dengan
stabilisasi tanah gambut
Hindari metode stabilisasi secara kimiawi (kapur, semen, dll)
Gambut tidak mengandung “water insoluble gel” dari Ca CO3
yang berfungsi mengikat partikel
Bahan organik masih mengalami proses dekomposisi
Stabilisasi hanya dipermukaan tidak feasible untuk tanah gambut
Hindari penggunaan PVD untuk vertical drain karena pemampatan
konsolidasi terjadi dalam waktu yang singkat dan organik content dapat
memblok aliran
Hati-hati dengan pemakaian beton sebagai pondasi karena sifat gambut
yang korosif
43
PROBLEM TANAH EKSPANSIF
Definisi:
Tanah ekspansif adalah tanah yang memiliki sifat kembang susut yang
besar dan perilakunya sangat dipengaruhi oleh air
44
PERMASALAHAN GEOTEKNIK DAN PENANGANAN
PERMASALAHAN
Retak pada lantai dan dinding basement bangunan
Retak memanjang pada perkerasan jalan
Stabilitas dalam arah lateral
Kembang susut terjadi terus menerus
TEKNIK PERBAIKAN TANAH
Penggantian tanah atau rigid pavement untuk jalan
Lantai bangunan dipisahkan dari tanah pondasi (plat wafel)
Hindarkan pengaruh air
Pondasi tiang
Stabilisasi Kimia (kapur, semen, fly ash, ASP, dll)
45
PROBLEM TANAH RENTAN LIKUIFAKSI
• Likuifaksi adalah peristiwa dimana tanah jenuh air berubah perilakunya
menjadi seperti benda cair (liquify) akibat beban dinamis (biasnya akibat
gempa) sehingga menimbulkan bahaya yang cukup besar terhadap
konstruksi diatasnya
• Potensi likuifaksi dari suatu lapisan tanah dapat ditentukan dari kombinasi sifat-
sifat tanah, faktor lingkungan dan karakteristik gempa.
POTENSI LIKUIFAKSI
Bedasarkan sifat-sifat tanah: Modulus geser (G), damping (redaman, J),
porositas (n), karakteristik butiran, dan kepadatan relatif (Dr).
Faktor Lingkungan: Riwayat pembentukan tanah, riwayat geologis, koef
tekanan tanah lateral (Ko), confining stress (so)
Karakteristik gempa: Intensitas getaran, lama getaran, besar dan arah
getaran
47
PERBAIKAN TANAH RENTAN LIQUIFAKSI
Meningkatan kerapatan (densifikasi)
Perbaikan dengan cara kimiawi (Solidifikasi)
Menurunkan derajat kejenuhan dengan dewatering
Dissipasi tekanan air pori dengan drainase
Kontrol deformasi (memasang dinding diafragma)
Memperkuat pondasi
Penggunaan flexible joint dalam struktur untuk mengurangibahaya likuifaksi
Penggunaan geogrid untuk memperkuat pondasi
Penggunaan sheet-pile untuk embankment (timbunan)
48
PROBLEM TANAH COLLAPSIBLE
• Tanah collapsible adalah jenis tanah yang akan mengembang pada saat
ditambahkan air, namun apabila kadar air meningkat melebihi kondisi optimum
sehingga kejenuhan melebihi 100%, tanah akan runtuh akibat hancurnya ikatan antar
butiran tanah (tanah berperilaku seperti lumpur). Umumnya terjadi pada tanah yang
mempunyai kohesi rendah seperti: Silt, tanah tak jenuh, tanah loess, tanah timbunan
yang dipadatkan pada kondisi dry of optimum
49IDENTIFIKASI TANAH COLLAPSIBLE
• Specific gravity antara 2,6 – 2,8
• Sebagian besar partikel lolos saringan no 200
• Kerapatan kering di lapangan antara 1 – 1,65 t/m3
• Kerapatan kering pada kondisi optimum 1,55 – 1,75 t/m3
• Batas Atterberg LL 25 – 55%; PL 15 – 30%
• Kadar air optimum 12 – 20%
• Angka pori 0,67 – 1,50
50
PERMASALAHAN GEOTEKNIK DAN PENANGANAN
PERMASALAHAN
Penurunan yang besar (excessive settlement)
Penurunan yang berbeda (differentian settlement)
Penurunan terjadi secara tiba-tiba
LANGKAH PENANGANAN
Pengamatan yang teliti pada kondisi tanah
Memampatkan atau menjenuhkan tanah sebelum kegiatan konstruksi
Hindarkan pengaruh air
Pondasi tiang
Stabilisasi Kimia (kapur, semen, fly ash, ASP, dll)