PERBAIKAN TANAH TANAH SECARA MEKANIS (1) Metode ini banyak digunakan Antara lain dg usaha “pemaksaan” dalam merubah
karakteristik karakteristik dan sifat sifat tanah Perbaikan tanah dengan energi a.l: •
•
•
Metode tekanan: gilas. ( dg beban statis, meskipun dilakukan terus terus menerus atau secara interval) Metode tumbukan ( dg beban dinamis secara terus menerus) Metode getar getaran an ( idem metode tumbukan )
kohesif.. Getar : tanah non-kohesif non-kohesif Gilas dan tumbuk : tanah kohesif atau berbutiir kasar.
PERBAIKAN TANAH TANAH SECARA MEKANIS (2) Tujuan umum: umu m: •
Meningkatkan kuat geser agar stabilitas meningkat,
•
Mengurangi kemampatan (compresibilitas),
•
Mengecilkan rongga, shg lebih “ compact ”,
•
Mengurangi perubahan sifat akibat air.
Masalah2 yg perlu dikaji: •
OMC, berat volume tanah ( basah dan kering )
•
Tebal lapisan pemadatan,
•
Tipe alat, cara kerja alat,
•
Kontrol kualitas,
•
Dsb.
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (3) Sifat-sifat Sifat-sifat geotektik bahan yg digunakan untuk timbunan tergantung pada: Distribusi ukuran partikel, Cara pemadatan, Derajat kepadatan. •
•
•
Secara umum stabilitas timbunan (termasuk embankment) dirancang menggunakan
parameter kuat geser yang diperoleh dari pengujian terhadap sampel bahan rancang yang dipadatkan untuk mencapai densitas rancangan. stabilitasnya relatif tidak sesulit galian alam, mengapa ? Analisis stabilitasnya Pada timbunan yg dibuat lapis demi lapis, analisis perlu dilakukan pada semua tahap yang berlaku, misal: Tahap-tahap pada pelaksanaan, Akhir pelaksanaan, Kondisi jangka panjang, Gangguan-gangguan alam, Penurunan air “rapid”. •
•
•
•
•
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (4)
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (5)
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (6)
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (7) Contoh Daftar Compatibility Factor ( F ) Classification
ɣ min
ɣ max
emin
emax
D10
F
SM
99
128
0,31
0,70
0,02
1,258
GP
116
134
0,23
0,43
0,27
0,870
GW
119
139
0,24
0,45
0,51
0,875
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (8) TANAH COHESIVE Bila dipadatkan dengan baik relatif impermeable. Dalam pelaksanaan pemadatan tanah cohesive, lebih baik pada “dry side of optimum”
TANAH CAMPURAN ( Earth-Rock Mixture ) Campuran dengan rentang dari besar-kecil ( Boulders-Clay).
Kekuatan timbunan tanah campuran tergantung pada jumlah rock yg dicampur, tetapi ada batas optimumnya. Misal : untuk sand-gravel, kekuatan naik sampai campuran 5068%, di atas itu kekuatan naik sedikit atau tidak naik.
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS (9)
ɣ d max
w opt Hubungan Antara Kadar Air dan Kepadatan Kering
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS ( 10 )
PEMADATAN Tanah Berbutir •
Mudah dipadatkan
•
Perubahan volume kecil
•
Kuat geser tinggi
Lanau •
Bila padat stabil
•
Sedikit kecenderungan perubahan volume
•
Bila basah sulit dipadatkan
PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS ( 11 ) Lempung •
Bila pemadatan benar kuat geser baik
•
Kembang-susut tergantung mineralnya
PRINSIP
Tingkat kepadatan diukur dari berat unit kering PENGUJIAN Proctor: •
Standard
•
Modified
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (1) Ke dalam/pada lapisan tanah ditambahkan
sesuatu benda kaku atau yang lebih kokoh Benda2 tsb dapat berupa benda dari alam atau buatan, a.l: •
•
•
•
•
•
Batu/pasir, Batang kayu/bambu, Serat, Beton pracetak atau cor ditempat, Bahan baja/besi, Bahan lain yang dibuat khusus.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (2) PERKUATAN DENGAN BATU/PASIR
Beban
Beban
Batu secara acak Tiang batu/ pasir
Padat
Padat
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (3) KOLOM BATU UNTUK PERKUATAN LERENG Untuk mencegah longsor, dengan cara meningkatkan tahanan geser rata2 tanah. Cara: mengganti tanah “in situ” dg sejumlah kolom batu yang dipadatkan. Selain meningkatkan tahanan geser, kolom batu juga dapat berfungsi sebagai drainasi yang menyediakan jalan bagi lepasnya tekanan air pori. Kolom batu Selimut drainasi
Bidang longsor
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (4) PENAHAN PADA LERENG Dapat berupa: •
Timbunan tanah/batu,
•
Counterberm,
•
Kunci geser,
•
Dinding penahan,
•
Ban.
1. Timbunan Tanah/Batu Timbunan tanah/batu digunakan untuk menyediakan berat yang cukup dekat dg “toe” lereng yang tidak stabil untuk mencegah gerakan. Apabila tanah/batu tersedia (lokal) cara ini sangat sering menjadi pilihan untuk mencegah terjadinya gerakan pada lereng yang tidak stabil.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (5) Contoh. Timbunan batu Drainasi
2. Counterberm Counterberm dapat: Memberikan berat pada “toe” suatu lereng Menambah kuat geser tanah di bawahnya. • •
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (6) Counterberm sangat bermanfaat untuk timbunan di atas tanah lunak yang memungkinkan tanah pada “toe” bergerak menyembul ke atas shg timbul tonjolan. Penting: penggunaan counterberm harus hati2 dan tepat.....mengapa ??? Natural slope Counterberm
Timbunan
D2
D1 R1
Timbunan
R2
L1
Berm
•
•
L2
L2 > L1 L2 lebih dalam
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (7) 3. Kunci Geser Digunakan untuk menambah sliding resistance pada timbunan tanah/batu atau counterberm. Dengan kunci geser diharapkan dapat “memaksa” bidang kritis lebih dalam masuk ke dalam lapisan yang lebih kuat meningkatkan gaya penahan. Contoh. Stabilizing berm
Kunci geser
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (8) DINDING PENAHAN/BETON PRACETAK Penggunaan: biasanya bila lahan terbatas Syarat terhadap Factor of Safety (FoS) : •
Sliding ≥ 1,5
•
Overturning ≥ 2
Jenis: 1.
Conventional Gravity
2.
Tiang pancang (driven piles)
3.
Drilled shaft walls
4.
Tieback walls
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN (9) 1. Conventional Gravity
Perkuatan berupa dinding penahan menerus dari batu susun
Perkuatan dari beton
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 10)
Timbunan
Permukaan tanah asli
Kunci geser Menggunakan Kunci Geser
Gravity Retaining Wall
Beberapa Contoh ( 1 )
Fill
FILL
Cut
Fill
CUT & FILL
Beberapa Contoh ( 2 )
Fill
Cut
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 11 ) 2. Tiang Pancang (Driven Piles)
Sering digunakan untuk stabilisasi “engineered slope” Metode ini cocok untuk penerapan pada longsoran dangkal. Tiang ditancapkan pada lapisan yang kokoh.
Timbunan
Lapisan kokoh Driven Piles
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 12 ) 3. Drilled Shaft Walls Digunakan bila lahan yg tersedia sempit. Cara ini sering digunakan sebagai sistem penahan. Drilled shaft yg sering digunakan ialah berdiameter 2-5 feet ????? Drilled shafts harus ditanam cukup dalam ke dalam lapisan pendukung untuk memberikan tahanan terhadap gaya lateral yg berasal dari timbunan yg tidak stabil. Kedalaman harus melewati bidang potensial longsor. Drilled shaft Timbunan Bidang Potensial Longsor
Lapisan pendukung (kokoh)
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 13 ) 4. Tieback Walls Bila space untuk penggalian telapak untuk “conventional gravity” tidak ada, maka penggunaan “tieback walls” dapat sebagai penggantinya. Prinsip: Tekanan lateral pada dinding ditransfer ke daerah belakang bidang potensial longsor, bila kemampuannya mencukupi. Timbunan Existing ground Lubang pemboran
Sheet Pile Wall
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 14 )
Untuk Tieback Wall, hal-hal berikut dapat membantu: Beban rencana 50 ~ 130 ton lubang pemboran kurang dari 6 inch. Panjang tieback tergantung pada kebutuhan terhadap stabilitas “jangkar” berada di belakang bidang potensial longsor. • •
Timbunan
Wall
Bidang potensial longsor
Jangkar
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 15 ) •
Untuk bidang longsor yang dangkal dan wall menembus bidang longsor satu deret tiebacks biasanya sudah cukup. Bidang longsor
Wall
Menembus bidang longsor •
Disarankan minimum overburden diatas jangkar adalah 15 feet dan dipasang dg sudut antara 10 ~ 30 derajat thd horizontal Tiebacks permanen harus dilindungi terhadap korosi
≥ 15 feet
10 ~ 30 derajat
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 16 ) PERKUATAN DENGAN CERUCUK (KAYU) Pada tanah lunak. Sering digunakan: kayu bakau.
murah Lebih cocok untuk lapisan tanah yg selalu basah atau muka
air selalu dipermukaan, misal daerah pantai. Kayu yg sering digunakan: kayu bakau yg kuat dan bulat dg
diameter 5-10 cm dg panjang 2-5 meter. Yang sering digunakan: •
Diamater tiang cerucuk, d = 5-10 cm
•
Jarak antar tiang cerucuk, s = 10-30 cm
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 17 ) SISTEM TEGAK
Diameter 5 – 10 cm Jarak tiang 10 – 30 cm Lapisan lempung lunak
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 18 ) SOIL NAILING •
•
Merupakan cara perkuatan “in situ” Bahan dpt berupa: batang logam, pipa logam, pipa logam pejal, yang tahan terhadap : tegangan tarik, tegangan geser, momen, akibat gerakan tanah (misal pada lereng). Potensial untuk longsor
Nail
: Soil nail
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 19 ) Contoh Penggunaan Soil Nail di Mt White Sydney 10 deg 1,5 m
1,5 m
2m
1,5 m
1 m
1m
2m 1 m
: Soil nail 20 mm dalam lubang 75 mm digrouting : Shotcrete. Vertikal tebal 150 mm dlm 2 layers dg wire mesh. Horizontal tebal 80 mm
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 20 ) MICROPILE Dikembangkan di Italia. Maksud penggunaan micropile adalah untuk membuat “blok tanah” yang diperkuat, solid , dan monolit hingga bawah bidang kritis.
: Micropile
Bidang kritis Mirip dg Soil Nail, bedanya adalah pada susunan geometriknya.
Uji model dan uji lapangan oleh Lizzi (1985) : “jaringan” micropile memberikan kuat dukung dan kuat geser yg lebih tinggi dibandingkan dg yang tegak lurus.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 21 ) GEOSINTETIK Merupakan rekayasa stabilisasi lereng timbunan, termasuk apabila diinginkan kemiringan yg lebih tegak dibandingkan dg kemiringan aman yg menggunakan metode yg lain. Penggunaan geosintetik juga akan meningkatkan kepadatan tanah timbunan di tepi lereng shg mengurangi kemungkinan terjadinya tanah becek.
Geosintetik
Timbunan
D L
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 22 ) BAN Dengan menggunakan ban (tire) diharapkan terbentuk masa
yang mampu menopang atau menahan beban yang bekerja. Seperti pada penggunaan geosintetik, lereng dapat relatif lebih
tegak. menghemat bahan timbunan dan penggunaan space. Contoh: jalan raya di Santa Cruz dg kemiringan h:v = 1:2 . Tanah timbunan akan tertahan pada bagian depan. Perancangan harus memperhatikan persyaratan stabilitas, yaitu
stabilitas : •
Internal stability,
•
External stability,
•
Overall stability.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN PERKUATAN ( 23 )
Polyester atau baja H
Drainasi Polyester atau baja
Ban Drainasi longitudinal
Pengikatnya dpt ber-macam2; tali, logam, dsb
PERBAIKAN TANAH DENGAN DRAINASI (1) Drainasi akan mengurangi gaya hidrostatis dan rembesan yang merupakan faktor destabilisasi (misal ada timbunan/galian). 1, DRAINASI PERMUKAAN Drainasi permukaan sangat penting untuk penanganan longsoran atau potensial untuk longsor. Aliran air permukaan harus dialihkan dan jangan sampai rembes ke bawah. 2. DRAINASI BAWAH PERMUKAAN FoS thd keruntuhan pada bidang longsor yg melalui permukaan air tanah dapat ditingkatkan dg Drainasi Bawah Permukaan (DBP) DBP dapat berupa a/l: •
Selimut drainasi
•
Trenches
•
Cut-off drains
•
Drainasi horizontal
PERBAIKAN TANAH DENGAN DRAINASI (2) a. Selimut Drainasi Bila terdapat lapisan tipis ( ≤ 10 feet ) yg berupa tanah jelek yg jenuh air dan akan berada ≤ 25 feet di bawah timbunan dan material bawahnya baik tanah jelek diganti dg WellDraining Soil.
Diganti dg well-draining soil
50 cm lapisan permeabel Pipa berlubang-lubang
PERBAIKAN TANAH DENGAN DRAINASI (3) b. Trenches embankment timbunan
Timbunan
tanah asli
Draining layer pipa
embankment
pipa 4m
Bisa dikembangkan dengan pola Duri Ikan
Draining layer Lapisan tanah keras
pipa
PERBAIKAN TANAH DENGAN DRAINASI (4) c. Cut-off Drains Bila air tanahnya dangkal bisa digunakan cut-off drains untuk menangkap aliran air. impermeabel
Cut-off
bidang longsor
PERBAIKAN TANAH DENGAN DRAINASI (5) d. Drainasi Horizontal m.a.t. asli
galian m.a.t. yg turun
bidang kritis
drainasi
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (1) TUJUAN Memperbaiki: Stabilitas volume, Kekuatan, Tegangan-regangan, Permeabilitas, Durabilitas. •
•
•
•
•
Bahan kimia Stabilizer Pertambahan kekuatan dan kekerasan dapat dicapai dengan: Pengurangan ruang pori, Ikatan partikel & agregat, Mempertahankan struktur flocculant , Pencegahan swelling. •
•
•
•
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (2) Permeabilitas dapat berubah akibat : Perubahan ukuran pori, Perubahan distribusi. Faktor penting untuk memperoleh hasil/kualitas yang baik ialah pencampuran yg baik antara tanah dengan stabilizers . Stabilizers yang paling sering digunakan : semen dan kapur.
1. MENGGUNAKAN SEMEN. Penambahan semen 2% mampu merubah sifat-sifat tanah. Penambahan semen yg lebih banyak mengakibatkan perubahan yang lebih signifikan (bahkan radikal). Yang sering digunakan ialah 3% - 16% dari berat kering tanah, tergantung jenis tanahnya.
Secara umum : kadar lempung >>>
kadar semen diperlukan >>>
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (3) Dua faktor utama yg menentukan suitability perbaikan tanah menggunakan semen : 1.
Apakah tanah dan semen dapat dicampur dg memuaskan ?,
2.
Apakah setelah dicampur dan dipadatkan, campuran tanah-semen dapat mengeras dg baik ?
Semen “cepat keras” dengan ekstra kalsium, sangat baik untuk perbaikan tanah organik.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (4) JENIS-JENIS TANAH Semua jenis tanah pada dasarnya dapat diperbaiki/distabilisasi, kecuali tanah dengan kandungan organik yang tinggi dan lempung plastisitas tinggi. Meskipun partikel dengan diameter > 20 mm sering ikut dalam perbaikan tanah menggunakan semen, lebih baik bila ukuran maksimum diameter pertikel ialah 20 mm, sebab akan memberikan permukaan yang baik. Tetapi < 50% sebaiknya < 0,18 mm. Secara tipikal, tanah berisi butir halus antara 5% - 35% memberi hasil yang paling ekonomis pada perbaikan tanah menggunakan semen.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (5) Dalam pelaksanaan, tanah kohesif dipecah-pecah menjadi fragment kecil yang dapat terselimuti oleh semen dengan lebih baik,kemudian dipadatkan. Produk proses hidrasi : •
•
Periode pendek : gelatinous karena waktu menjadi keras, Masa perawatan berikutnya : (hydrated ) calcium silicate dan (hydrated ) calcium aluminate akan terbentuk membentuk kerangka struktur.
Kekuatan tanah yang dihasilkan tergantung kepada : •
Ukuran fragment ,
•
Jumlah semen.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (6) Perubahan pada lempung yang terjadi akibat dari “free lime” pada semen yang bereaksi dengan partikel lempung menjadikan lempung kurang kohesif. Lempung dengan: •
LL > 45 %
•
PI > 18 %
Jarang diperbaiki/distabilisasi menggunakan semen ( Croft, 1968 )
Lempung berat dapat ditempuh dg cara prastabilisasi, yaitu dengan cara dicampur dulu dengan kapur, setelah 1-3 hari baru diperbaiki/distabilisasi menggunakan semen. Produk sementasi yg dihasilkan lempung expansif < non-expansif kekuatan yg dihasilkan lempung expansif < non-expansif. Bahan-bahan organik, garam yang tinggi, dan sulfat dapat mengurangi atau menghalangi proses hidrasi pada tanah-semen.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (7) Tanah berisi bahan-bahan organik > 2 % biasanya dinyatakan sebagai unaccepetable . Tanah dg pH < 5 tidak baik (secara ekonomis) untuk diperbaiki menggunakan semen. Bahan-bahan organik menyerap ion calcium, sehingga mengurangi proses hidrasi semen. Hal ini dapat ditangggulangi dengan penambahan : •
Calcium chlorida,
•
Hydrated lime (kapur).
Untuk tanah organik, semen + 10 % gypsum hasilnya lebih baik dibandingkan dengan penggunaan semen saja (Kuno, et.al. 1989).
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI (9)
PENCAMPURAN dan PEMADATAN Untuk mendapatkan campuran yg homogen dg menggunakan semen minimum pencampuran yang baik. Terdapat dua metode pencampuran : •
Metode Premix
•
Metode Mix In Situ
1. Metode Premix Borrow
Berat/Volume
Padatkan
Sebar
Mixer
Alat Angkut
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 10 )
Sebar : •
Dengan tangan,
•
Grader,
•
Spreader,
•
Paver.
Pemadatan menggunakan Roller : •
Granuler : Vibratory Roller
•
Kohesif : Dead Weight Roller.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 11 ) 2. Metode Mix In Situ Pencampuran di tempat menggunakan Mobile Mixer. Pada pekerjaan kecil, semen biasanya dalam kantong-kantong (zak) dan disebar secara sederhana (manual) tapi tetap harus merata. Untuk pekerjaan besar cara ini tidak ekonomis. Penting : harus merata. Setelah tanah dicapur dengan semen ( + air ) disebar padatkan ( dan ratakan sesuai dengan kebutuhan ). Setelah itu lapisan terstabilisasi ditutup dengan lapisan tahan air (misal: lapisan aspal) untuk mempertahankan kadar air.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 12 ) SIFAT-SIFAT TANAH-SEMEN Sifat-sifat tanah-semen padat dipengaruhi oleh : •
Kadar semen,
•
Pemadatan.
Kadar semen >>
Strength dan Bearing Capacity >>
Kepadatan dipengaruhi oleh : •
Pemadatan,
•
Texture ( komposisi ),
•
Mineral lempung ( pada tanah lempung ). Kepadatan yg baik dan mencukupi adalah hal yg penting dalam keberhasilan perbaikan tanah.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 13 ) Keterlambatan Pemadatan. Keterlambatan waktu pemadatan akan mengurangi keberhasilan perbaikan tanah. ) % ( h t g n e r t S n a g n a l i h e K
0
Sandy gravel
25 50
Medium clay
75
100 1
2
3
4
5
Keterlambatan ( jam )
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 14 ) Susut dan Retak. Tanah-semen waktu mengering cenderung menyusut (shrinkage). Beda tanahnya beda pula pola retakannya. Contoh : Lempung-semen menghasilkan susut total yg besar, dengan lebar retakannya kecil dan rapat bila dibandingkan dg pasir-semen. Retak akibat susut dapat dikurangi dengan cara : •
Mempertahankan kadar air lebih lama, dan
•
Kadar air sedikit di bawah kadar air optimum.
Strength Kenaikan strength vs kadar semen cenderung linear. Beda tanahnya beda kemiringan kenaikannya.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 15 ) Umumnya :
Pulverization >>>
Strength >>>
Oleh karena itu disarankan : 80 % partikel adalah adalah < 5 mm, dan dicampur secara homogen. Waktu pencampuran yg terlalu lama mengakibatkan terjadinya hidrasi sebagian mengurangi strength meskipun dengan kepadatan yg sama. Bila pemadatannya terlambat, telah terjadi hidrasi tanah-semen sudah mulai mengeras lebih sulit dipadatkan. Oleh karena itu: Pemadatan harus selesai dalam waktu < 2 jam
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 16 )
Pengaruh Suhu. Secara umum:
Suhu >
Pencapaian Stength >
Tapi :
Pengeringan yang cepat
Timbul retak-retak
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 17 ) APLIKASI TANAH-SEMEN Penggunaan utama tanah-semen ialah sebagai bahan fondasi lapis keras ( pavement ). Tanah-semen sebagai fondasi lapis keras dapat menahan pumping butiran halus tanah subgrade ke lapis keras di atasnya. Ketebalan fondasi tanah-semen tergantung pada : •
Kekuatan subgrade,
•
Umur rancangan lapis keras,
•
Beban lalulintas,
•
Ketebalan lapisan yang lain.
Biasanya antara 150-200 mm.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 21 ) 2. MENGGUNAKAN KAPUR Perbaikan/stabilisasi tanah menggunakan kapur ialah perbaikan/stabilisasi tanah dengan penambahan produk pembakaran batu kapur, baik kapur tohor (quicklime, CaO) atau kapur padam ( calcium hydroxide, Ca(OH)2 ). Secara umum : Kapur tohor lebih efektif dibandingkan dengan kapur padam Bila dalam pencampuran, kapur tohor dalam bentuk cair, hasilnya lebih kuat dibandingkan dengan bila dalam bentuk tepung. Cara pelaksanaannya sama dengan perbaikan tanah menggunakan semen. Perbaikan tanah menggunakan kapur dapat digunakan pada lempung “sangat berat” tetapi kurang efektif pada tanah granuler (berbutir kasar) dan tanah tanah organik tinggi.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 22 ) Kapur umumnya akan bereaksi dengan baik pada tanah dengan IP = 10 ~ 50 %. Bila IP < 10 % perlu bahan pozzolan tambahan. Perbaikan tanah menggunakan kapur pada lempung berat menjadikan tanah lebih mudah dikerjakan dan dipadatkan, meskipun kadang-kadang kepadatan maksimumnya lebih rendah Sewaktu digunakan kapur pada perbaikan lempung, akan terbentuk calcium silicate gel yang menyelimuti dan mengikat butiran dan mengisi pori. Reaksi-reaksi dimaksud memerlukan air sehingga reaksireaksi akan berhenti bila kering.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 25 )
Sifat-sifat Tanah-Kapur Pada kebanyakan kasus, pengaruh kapur terhadap plastisitas lempung berjalan cepat. Penelitian oleh USBR (1975) menunjukkan bahwa dengan penambahan 4 % kapur menghasilkan : •
IP turun dari 47 % ke 12 %,
•
Batas susut naik dari 7 % ke 26 %.
Pernah ada laporan penelitian bahwa penambahan kapur pada lempung kaolin menaikkan IP.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 28 )
Penggunaan Tanah-Kapur Penggunaan utama tanah-kapur ialah untuk subgrade dan subbase. Campuran tanah-kapur perlu dipadatkan untuk mencapai kepadatan yang tinggi agar supaya dapat dicapai kekuatan dan stabilitas yang maksimum. Pemadatan perlu dilakukan segera setelah pencampuran ( + air ). Hal ini dapat mengurangi penguapan. Umumnya diperlukan masa rawat yang “ketat” antara 5-7 hari. Caranya ??
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 29 ) Tanah-kapur banyak pula digunakan pada : •
Embankment,
•
Dam,
•
Jalan Rel.
Peningkatan shear strength.
Tanah-kapur pada lempung (khususnya pada lempung expansive) dapat meminimalkan shrinkage dan swelling sehingga dapat mengurangi jumlah dan ukuran retakan. Kapur dalam bentuk slurry dapat diinjeksikan menggunakan tekanan.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 31 ) 3. MENGGUNAKAN BAHAN LAIN Beberapa bahan selain semen dan kapur dapat digunakan pula pada perbaikan/stabilisasi tanah, misalnya : Fly Ash, Bitumen, RHA, bahanbahan yang lain. a. Fly Ash. Biasanya digunakan bersama-sama dengan semen atau kapur untuk membentuk ikatan partikel. Fly Ash/Pulverised Fuel Ash (PFA) adalah pozzolan, yang akan bereaksi dengan CaO dan air untuk membentuk cementitious material . Kekuatan hasil dari Fly Ash + kapur < kekuatan hasil dari Fly Ash + semen karena itu lebih banyak dipilih Fly ash + semen. Pada praktiknya banyak yang menggunakan Fly Ash + semen cepat keras ( rapid-hardening cement ).
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 32 ) Fly Ash+semen atau Fly Ash+kapur cocok untuk pasir dan kerikil dengan kadar lempung rendah (low clay content ). Contoh: well graded gravel dapat distabilisasi menggunakan penambahan 10% Fly Ash + 5% semen biasa (berdasarkan persen terhadap berat kering). Kuat desak tanah yang diperbaiki dengan menggunakan Fly Ash+semen ditentukan oleh: Karakteristik Fly Ash, Semen, Pencampuran, Pemadatan. •
•
•
•
Untuk weak areas, biasanya digunakan kadar semen minimum adalah 7%.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 33 ) Pencampuran dapat dilakukan dengan cara: •
Premix,
•
Mix in place (mix in situ)
Campuran Fly ash+kapur dalam bentuk cair (slurry ) dapat digunakan dengan cara injeksi menggunakan tekanan. Contoh, di USA digunakan pada embankment, kekuatan naik 15-30%. b. Bitumen. Pada granular soils memberikan kohesi menambah kekuatan. Pada tanah kohesif, pemberian bitumen tahan terhadap air (waterproof) berkurangnya kekuatan akibat penambahan kadar air menjadi berkurang.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 34 ) Untuk memberikan waterproofing yang baik pada tanah kohesif, kadar lempung >> kadar bitumen >>. Bitumen yang digunakan : •
Aspal panas,
•
Aspal cair (cutbacks),
•
Aspal Emulsi.
Apa bedanya ?? Pada daerah dingin, stabilisasi dengan aspal cair digunakan untuk stabilisasi pasir. Pada pencampuran pasir basah, pasir basah + 4-10% aspal cair ditambah dengan 1-2% kapur padam, untuk membantu pelapisan butiran.
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 37 )
c. Bahan Kimia Lainnya Misal : Sodium Hydroxide Tanah laterit dapat distabilsasi dengan bahan ini. Sodium Hydroxide akan bereaksi dengan mineral aluminiumbearing, misalnya kaolinite. Tetapi pada monmorilonite penambahan sodium hydroxide justru akan menurunkan kekuatan, mengapa ??? Masih banyak bahan kimia lainnya, misal: urea formaldehyde, lignin, sodium bicromate, dsb. d. Bahan-bahan Patent. ?????
PERBAIKAN TANAH DENGAN BAHAN KIMIAWI ( 38 )
4. GROUTING Grouting = injeksi larutan, emulsi, campuran, ke dalam pori-pori tanah untuk meningkatkan karakteristik geotekniknya. Grouting banyak digunakan untuk mengurangi permeabilitas dan meningkatkan kekuatan tanah.
Agar efektif, harus : •
Masuk ke dalam tanah hingga ke daerah yang diharapkan,
•
Mencapai keadaan yang memuaskan.
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (1) Meliputi : rumput, semak, pohon. Perkuatan tanah dengan vegetasi cukup efektif dan menguntungkan pada perbaikan/perkuatan tanah, termasuk Timbunan Galian
1. Pertimbangan Vegetasi dapat memberi pengaruh berupa : •
Perimbangan tegangan ( balance of stresses ) akibat perkuatan mekanis oleh sistem akarnya,
•
Penguranan tekanan pori,
•
Tahanan lateral oleh batang pohon,
•
Perubahan kandungan air.
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (2) Perkuatan oleh Akar Perkuatan akar pada tanah dapat memberikan apparent cohesion. Contoh : ) i s p ( h t t g n e r t S r a e h S n a k i a n e K
ф
0 -20 mm ( pohon A ) pada sandy soil
3
ф
0 ,8-6,4 mm ( pohon B )
2
Serat-serat plastik pada clayey sand
1
0 0,05
0,1
0,15
0,2
Root Area Ratio ( % )
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (3) Contoh Kuat Tarik Akar. Pohon
ф Akar ( mm )
Kuat Tarik (psi )
Kuat tarik rerata (psi) ф akar beragam
Rocky Mountain Douglas fir
2 6 10
3,285 2,579 2,152
2,653
Coastal Douglas fir
2 6 10
8,214 6,846 6,243
7,083
2 4 6
1,450 1,390 1,380
1,375
Spruce-Hemlock
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (4)
Pengaruh Hidrologis Pengaruh Vegetasi dapat mempengaruhi stabilitas, yaitu akibat dari perubahan kondisi air pada tanah, Penangkapan Penangkapan dan transpirasi air oleh pohon cenderung membuat tanah relatif lebih kering dan mencegah serangan air pada tanah. Erosi
Erosi, khususnya yang terjadi terjadi pada ujung (toe) lereng lereng galian/timbunan dapat merupakan pemicu terjadinya terjadinya longsoran Vegetasi dapat menambah kemampuan tanah terhadap erosi.
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (5) 2. Jenis Tumbuhan
Kemampuan dalam : Menyerap air, Kemampuan tumbuh, Tergantung pada : Jenis tumbuhan, Jenis tanah, Faktor-faktor lokal lainnya. •
•
•
•
•
Bagaimana memilih jenis tumbuhan yang
tepat ??
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (6) Sebagai general rule of thumb : •
•
•
Pilih tumbuhan setempat yang cocok dengan iklim setempat, setempat, Tumbuhan dengan penyerapan air yang banyak cocok untuk tanah kelempungan kelempungan membuat lebih kering, Tumbuhan dengan penyerapan air rendah cocok untuk tanah kepasiran.
3. Pencegahan Erosi Tumbuhan dapat mencegah terjadinya erosi, tapi untuk tumbuhan memerlukan memerlukan waktu. Sehingga Sehing ga selama masa tumbuh perlu perlindungan dapat menggunakan mats atau blankets.
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (7)
Dengan mats/blank mats/blankets ets alami/sin alami/sintetis. tetis.
Overlap ± 4”
V V V
V
V V
V V V
V
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (8)
Dengan Soil-Confinement System
Ditanami rumput
PERKKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI (9)
4. Bioengineering Merupakan kombinasi dari : •
Perkuatan insitu ( oleh batang )
•
Perlindungan permukaan ( oleh vegetasi )
Pelopor bioengineering : Gray dan Leiser. Penggunaan bioengineering terutama pada timbunan termasuk penahan pada galian. Prinsip: •
Perkuatan tanah oleh batang dan cabang tumbuhan,
•
Perkuatan /stabilisasi sekunder oleh akar yang tumbuh kemudian,
•
Tumbuhan berkayu akan menjadi fasilitas drainasi dan penahan gerakan tanah.
PERKUATAN TANAH DENGAN VEGETASI ( 10 ) Dengan demikian: •
Sistem ini menyerupai free-draining buttress.
•
Batang dan cabang menyerupai perkuatan geosintetik.
Perhatikan : •
Pull-out resistance,
•
Tensile failure. Vegetasi
Timbunan
PERLINDUNGAN PERMUKAAN (1) Tujuan : mencegah infiltrasi air (hujan) sehingga tanah dapat berada pada keadaan dry atau partially dry . Perlindungan permukaan dapat berupa: •
Shotcrete,
•
Chunam plaster .
Untuk keperluan estetika : gabungan dengan tanaman/vegetasi.
1. Shotcrete Untuk melindungi permukaan terhadap infiltrasi air (hujan). Ukuran agregat ≤ 3/8 inch. Untuk fasilitas drainasi dapat diberi lubang yang dipasang sebelum penggunaan shotcrete.
PERLINDUNGAN PERMUKAAN (2)
2. Chunam Plaster Merupakan tanah terstabilisasi dengan semen-kapur yang digunakan sebagai plaster untuk melindungi permukaan tanah (galian/timbunan) dari erosi dan infiltrasi. Sebaiknya digunakan untuk galian/timbunan dg ketinggian/kedalaman < 10 feet. Perbandingan campuran = 1 (semen) : 3 (kapur) : 20 (tanah kelempungan/tanah volcanic ) Semen dan kapur dicampur secara kering.
