EGA JULIA FAJARSARI, ST., MT

• Pada pembuatan timbunan tanah untuk jalan raya, dam tanah,

dan banyak struktur teknik lainnya, tanah yang lepas

(renggang) haruslah dipadatkan untuk meningkatkan berat

volumenya. Pemadatan tersebut berfungsi untuk meningkatkan

kekuatan tanah, sehingga dengan demikian meningkatkan daya

dukung pondasi di atasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi

besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan

meningkatkan kemantapan lereng timbunan (embankment).

Tujuan secara umum :

Menaikkan Daya dukung & Kuat Geser

Menaikkan Modulus

Mengurangi Kompressibilitas

Mengontrol stabilitas volume (shringking & swelling)

Mengurangi kerentanan terhadap liquifaksi

Memperbaiki kualitas material untuk bahan konstruksi

Memperkecil pengaruh lingkungan

Teknik perbaikan tanah yang umum digunakan :

Perbaikan secara mekanis

• Pemberian gaya mekanis dari luar untuk sementara misalnya pemadatan

Perbaikan secara hidrolis

• Pengurangan tekanan air pori misalnya preloading; dewatering danvertical drains

Perbaikan secara fisik & kimiawi

• Pemberian campuran bahan kimia, grouting

Dengan inklusi & pengekangan

• Geosintetis, angkur, dll.

• Jenis & Tingkat Perbaikan yang diinginkan

• Jenis & struktur tanah, serta kondisi aliran air tanah

• Biaya

• Ketersediaan peralatan & material

• Waktu konstruksi

• Kemungkinan kerusakan struktur disekitarnya

• Ketahanan material yang digunakan

Tujuan secara umum : Menaikkan Daya dukung &

Kuat Geser

Mengurangi

Kompressibilitas

Mengurangi permeabilitas

Mengontrol stabilitas

volume (shringking &

swelling)

Mengurangi kerentanan

terhadap liquifaksi

Memperpanjang durabilitas

Strategi : Spesifikasi kondisi

pemadatan (kadar air,

density, tebal lapisan)

Pemilitan peralatan

pemadatan

Metode pemadatan

Kontrol kualitas (jenis dan

jumlah pengujian)

Pemadatan Dangkal:

1. Roller (mesin Penggilas)

- Smooth wheel roller, cocok untuk meratakan permukaan tanahdasar dgn tekanan rendah

- Pneumatic Tire Roller, dapat digunakan pd pemadatan dgntekanan dan “kneading” (remasan)

- Sheep foot roller, cocok untuk lempung dan tanah berlanau

2. Rammer

3. Vibrator, roller yang digetarkan

- Vibrator roller, cocok utk tanah berbutir

- Smooth drum vibrator, cocok untuk tanah granuler yang sedikit

mengandung lempung atau lanau

- Vibrator pneumatic, cocok untuk tanah granuler yg lebih tebal

Smooth wheel roller Pneumatic Tire Roller

Sheep foot roller

Rammer

Vibrator roller

Smooth drum vibrator

Pemadatan Dalam :

1. Peledakan = Pemadatan tanah cara ledakan (Blasting) adalahcara yang ekonomis untuk pemadatan lapisan pasir renggangyang cukup tebal (dalam). Peledakan akan menghasilkangelombang getar tekan dan geser yang akan meruntuhkan susunanpartikel tanah asli dan membentuk susunan yang lebih padat.

2. Dynamic Compaction = dengan cara menjatuhkan beban ketanahdengan cara berulang-ulang. Pounder/beban yang dijatuhkanpada ketinggian yang sudah ditetapkan akan memberikan impactenergy (energy benturan). Energi benturan ini menciptakangetaran dan mengatur ulang partikel-partikel tanah yang ada danmendorong keluar gas dan air terkandung didalam partikeldidalam tanah asal. Hal ini dapat meningkatkan kepadatan tanahlunak.

3. VibroflotationVibrocompaction adalah cara yang menggunakan alat penggetar(menghasilkan getaran) yang dilakukan dengan cara memasukkan alattersebut ke dalam tanah yang renggang sampai pada kedalamanlapisan tanah terbawah yang ingin dipadatkan. Seringkali denganadanya cara vibro ini diperlukan tambahan material pengisi untuktempat-tempat/space yang kosong akibat adanya pemadatan tanaharah ke samping.

Ada 2 metode, Wet Method dan dry method

Prinsip kerja Wet method:

a.Alat diturunkan kedalam tanah sambil disemprot dengan air bertekanan tinggi

b.Semprotan air mengakibatkan kondisi “cair” pada tanah shg memungkinkan unitpenggetar untuk masuk lebih dalam.

c. Material berbutir dituangkan dari atas lubang. Air dialirkan dari atas sehingga dapatmembawa material ke dasar lubang.

d.Unit penggetar kemudian diangkat secara bertahap

Untuk Dry method air diganti dengan udara

4. Compaction Grouting

Grouting merupakan suatu metode atau teknik yang dilakukanuntuk memperbaiki keadaan bawah tanah dengan caramemasukkan bahan yang masih dalam keadaan cair, dengancara tekanan, sehingga bahan tersebut akan mengisi semuaretakan-retakan dan lubang-lubang yang ada di bawahpermukaan tanah, kemudian setelah beberapa saat bahantersebut akan mengeras, dan menjadi satu kesatuan dengantanah yang ada sehingga kestabilan suatu permukaan tanahakan tetap terjaga.

Dynamic Compaction

Vibroflotation

Peledakan

Compaction Grouting

• Kuat Geser : Untuk mencapai kuat geser yang lebih besar, maka pemadatanperlu dilakukan pada dry of optimum.

• Kompresibilitas : pada stress level yang kecil tanah lempung yang dipadatkanpada kondisi wet of optimum akan lebih kompresibel. Sebaliknya pada level stress yang lebih tinggi terjadi sebaliknya.

• Swelling : tanah yang dikompaksi dry of optimum akan mengalami swell lebih besar dibandingkan jika dipadatkan pada wet of optimum.

• Permeabilitas : permeabilitas tanah akan lebih besar jika dipadatkan padakondisi dry of optimum.

• Pemadatan Dangkal: Density & kadar air dengan sand cone, Dynamic Cone Penetration, Cone Penetrometer, Plate Bearing

• Pemadatan Dalam: DCPT, SPT, PMT, DMT, Shear wave velocity (Down hole)

Metode yang digunakan

Preloading tanpa drainase vertikal

Preloading dengan drainase vertikal

Dewatering

Metode elektrokinetik

• Preloading

Mempercepat penurunan dengan cara menambahkan beban sebelum

pelaksanaan konstruksi dengan tujuan untuk menaikkan kuat geser tanah

• Drainase Vertikal

Mempercepat proses Konsolidasi (primer) dengan cara memperpendek

aliran air keluar dari pori-pori tanah

• Dewatering

Mempercepat penurunan dengan cara menurunkan muka air tanah (ingat

prinsip bouyancy dimana penurunan muka air tanah = peningkatan

beban) dengan tujuan menaikkan kuat geser tanah

• Metode Elektrokinetik

Mengurangi kadar air sehingga kuat geser meningkat dan kompresibilitas

menurun seiring dengan berkurangnya volume pori tanah

Prinsip Kerja Preloading :

Memberikan beban(surcharge) sebelumpekerjaan konstruksiSurcharge dihilangkansetelah -- misalnya - tercapai90% konsolidasi

Beban konstruksi akanmenimbulkan penurunanyang relatif kecil

Kuat geser meningkatsebanding dengan besarnyapreloading (Uji TX CU)

Prinsip Kerja Drainase Vertikal :

Drainase vertikalmempercepat penurunan tapitidak mengurangi penurunanakhir

1. Akibat penempatan timbunan preloading, tekanan air pori tanahmeningkat.

2. Kelebihan tekanan air pori tanah akan terdipasi (terlepaskan) denganmengalirkan ke arah horisontal radial menuju vertical drain.Selanjutnya air akan mengalir ke arah vertikal melewati vertikal drain.

3. Setelah mencapa atas air akan menglalir secara horisontal menujuparit.

4. Proses keluarnya air dari pori-pori tanah disebut konsolidasi dan slamaproses konsolidasi, tanah mangalami penurunan konsolidasi.

5. Setelah konsolidasi selesai tanah menjadi lebih stabil dan tidakmengalami penurunan.

6. Dalam teori, besar penurunan konsolidasi adalah sama, hanya lajupenurunan bisa dibuar lebih cepat

Prinsip kerja kombinasi preloading dan vertical drain

Jarak masing-masing

drainase vertikal harus

ditentukan berdasarkan

waktu dan derajat

konsolidasi yang

direncanakan

Model Instalasi Drainase Vertikal dan pembebanan bertahap

Drainase Vertikal

Lapisan lempung lunak

Jarak drainase vertikal

Tampak atas pola-pola pemasangan Drainase Vertikal

(a) Pola bujursangkar re0,564 S; (b) Pola segitiga dengan re0,525 S

• Dewatering (pekerjaan pengeringan) adalah pekerjaan sipil

yang bertujuan untuk dapat mengendalikan air (air

tanah/permukaan) agar tidak mengganggu/menghambat

proses pelaksanaan suatu pekerjaan konstruksi, terutama

untuk pelaksanaan bagian struktur yang berada dalam tanah

dan di bawah muka air tanah.

• Menjaga agar dasar galian tetap kering. Untuk mencapaitujuan tersebut biasanya air tanah diturunkan elevasinya 0,5 –1 m dibawah dasar galian

• Mencegah erosi buluh. Pada galian tanah pasir (terutama pasirhalus dibawah muka air tanah) rembesan air kedalam galiandapat mengakibatkan tergerusnya tanah pasir akibat aliranair

• Mencaga gaya uplift terhadap bangunan sebelum mencapaibobot tertentu. Pada bangunan-bangunan yang memilikibasement, maka pada saat bobot bangunan masih lebih kecildaripada gaya uplift dari tekanan air, dewatering harus tetapdijalankan hingga bobot mati dari bangunan melebihi gayauplift tersebut.

• Mencegah rembesan

• Memperbaiki kestabilan tanah

• Mencegah pengembungan tanah

• Memperbaiki karakteristik dan kompaksi tanah terutama dasar

• Pengeringan lubang galian

• Mengurangi tekanan lateral

Pemberian potensial listrik pada tanah jenuh air sehingga terjadi aliran air

ke katoda. Aliran air ini setara dengan proses konsolidasi yang

menyebabkan menurunnya kadar air sehingga kuat geser meningkat dan

kompressibilitas menurun.

Efek samping dari proses ini adalah perubahan komposisi psiko-kimia dari

tanah yang ,mempunyai pengaruh baik bagi peningkatan kuat geser.

Prinsip dasar :

• Mengubah komposisi fisik dan

kimiawi tanah dengan

menambahkan admixture

sehingga terjadi peningkatan

kepadatan dan kohesi serta

modulus kekakuan tanah

terhadap pembebanan

Jenis Perbaikan yang dilakukan :

• Penambahan Admixture (di

permukaan dan pada

kedalaman tertentu

• Penggunaan Grouting

• Metode Thermal (Heating &

Freezing)

• Penggunaan Admixtrure

Dilakukan pada tanah permukaan (misalnya timbunan jalan raya, oprit jembatan, lantai gudang, open storage, perkuatan lereng, mengurangi erosi dll.

Deep mixing dilakukan dengan membuat kolom kolom dalam tanahyang diisi dengan admixture

• Perbaikan dengan Grouting

Grouting adalah menyintikkan suatu bahan kimia pada suatu lokasidalam tanah yang merupakan perlemahan. Umumnya grouting digunakan pada daerah terbatas (pada sebaian dari struktur) untukmemperkuat

• Metode Thermal

Ground freezing merupakan metode yang cocok untuk semua jenistanah namun jarang digunakan karena mahal

Semen & kapur memberikan hasil yang paling baik karena reaksiyang terjadi adalah hidrasi dan penggumpalan untuk jangka pendekserta sementasi dan karbonasi pada jangka panjang. Namunstabilisasi dengan kapur terbukti meberikan durabilitas yang lebihrendah dari pada pemakaian semen

Fly ash dan Abu sekam padi juga digunakan, namun reaksi/ikatankimiawi dengan tanah lemah, sehingga peningkatan kekuatan hanyadidapatkan dari pengisian pori-pori tanah karena ukuran partikelnyayang kecil dan ringan. Pengisian pori-pori ini berakibat peningkatankerapatan dan kuat geser tanah.

Bahan lain yang juga pernah digunakan adalah Terak baja, bitumendan Tar serta beberapa macam bahan kimia lainnya,

Prinsip Kerja :

Tanah hanya memiliki kekuatan terhadap tekanan

Kuat geser tanah didapat dari gesekan antar butiran tanahakibat beban vertikal/normal

Pada saat butiran tanah saling bergerak untuk memobisasikekuatannya, terjadi deformasi elastik dan deformasi gesertanah yang dapat dilihat sebagai regangan (baik tekanmaupun tarik).

Bila pada tanah dipasang perkuatan, maka gesekan antartanah dan perkuatan akan menimbulkan ikatan diantarakeduanya dan berfungsi menahan tarikan yang terjadi dalamtanah

Komposit material yang dibentuk oleh reinforcement dan tanah butiran yang

berinteraksi melalui gaya gesekan yang terjadi pada kedua material akibat

gravitasi dan memberikan tahanan tarik kepada tanah untuk menahan beban-

beban yang bekerja (gaya luar + gaya gravitasi)

Inklusi berfungsi meningkatkan permeabilitas,

menaikkana kuat geser, menurunkan kompresibilitas

Syarat : Inklusi tidak mengandung bahan kimia yang

korosif atau sebaliknya tanah juga tidak korosif

Bahan yang digunakan :

• Perkuatan insitu dengan: soil nailings dan

angkur (baja, beton, geosintetis)

Aplikasi umumnya untuk perkuatan lereng dan

tembok penahan tanah