STABILISASI TANAH
OLEH :
GAUDENSIUS NOVEMBRIS PAIT
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS MERDEKA MALANG
2013/2014
KATA PENGANTAR
Puji dan sykur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena saya
percaya berkat kuasa dan anuhgerah-Nya kami dapat menyusun dan
menyelesaikan tugas Mekanika Tanah I dalam bentuk karya tulis seperti ini.
Dan terimakasih berlimpah kepada dosen ibu Utari Wessy, ST,MT yang
telah mendamping dan membimbing kami dalam menyelasaikan tugas ini.
Pada dasarnya karya tulis ini dibuat sebagai konsep awal dalam perbekalan
ilmu untuk mahasiswa/I terhadap mata kuliah Mekanika Tanah I di
semester III. selain itu karya tulis ini dibuat untuk menambah wawasan dan
setidaknya memberi sedikit bayangan mengenai materi kuliah yang diangkat
dalam karya tulis ini. Dan secara konseptual karya tulis ini berisi mengenai
penjelasan-penjelasan singkat mengenai materi yang diangkat.
Saya sadari bahwa karya tulis ini jauh dari kesempurnaan dan harapan
pembaca Nan budiman, untuk itu saran dan dan kritik demi kesempurnaan
buku ini sangat diharapkan.
Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi para mahasiswa dan
pembaca pada umumya.
Penulis,
Malang, November 2013
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Stabilitas tanah adalah pengubahan atau perawatan terhadap satu atau beberapa properti tanah untuk meningkatkan kondisi material tanah/butiran tanah, dan pertama dikembangkan di jaman Romawi.Jaman dahulu, bangsa Romawi menyadari bahwa kondisi jalan yang buruk mempersulit mereka untuk memindahkan pasukan dan barang-barang melewati jalan antara desa dan kota. Hal tersebut memaksa mereka untuk menemukan cara baru memperbaiki jalan. Mereka melakukannya dengan mencampurkan tanah yang lemah dengan zat stabilitas seperti lumatan batu kapur atau kalsium. Itulah metode kimia stabilitas tanah pertama yang dilahirkan.Kemajuan pesat berikutnya di bidang stabilitas tanah terjadi di era 1960an ketika militer Amerika membutuhkan stabilisasi dengan cepat untuk tanah tropik yang lemah di Vietnam untuk mendukung operasi militer mereka disana. Militer sangat membutuhkan stabilitas tanah yang bisa meningkatkan kekuatan tanah liat di Vietnam agar bisa menggunakan pesawat C-17 dan C-130 pada bandara darurat mereka.
Amerika bereksperimen dengan bahan plastik sebagai tambahan semen untuk menciptakan campuran yang dapat menyesuaikan diri dengan berbagai level kelembaban dan cuaca yang ekstrem. Tes laboratorium menemukan campuran dasar yang dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan lapisan jalan sampai 100% dengan tetap memberikan fleksibilitas lapisan yang dicari oleh militer. Lahirlah solusi stabilitas tanah yang modern.
Dalam beberapa tahun terakhir, ada beberapa terobosan baru dalam perkembangan metode stabilizer tanah – menggunakan bentuk cair. Untuk menghemat ongkos transportasi dan kemudahan penerapannya, para peneliti telah berusaha untuk mengembangkan stabilizer tanah berbahan dasar cair.
Namun, ternyata bahan dasar cair kurang efektif apabila dibandingkan stabilizer yang lama. Bentuk cair tidak dapat menyatu benar dengan tanah karena sebuah tanah bisa terlalu keropos atau malah terlalu kuat untuk bahan cair bisa menembusnya. Bahan dasar cair juga hanya bisa dipakai di lapisan jalan paling atas sehingga tidak bisa menstabilkan lapisan bawah, sehingga tidak sanggup menahan beban yang terlalu besar.
Maka pada kesempatan yang berbahagia ini kami sedikit mengupas tentang Stabilisasi tanah dengan materi seadanya sesuai dengan referensi yang kami peroleh dan ketahui, sekiranya bisa memuaskan pembaca.
2. Tujuaan penulisan
a. Tujuan Umum
Sebagai Tugas untuk memperoleh nilai dari mata kuliah Mekanika Tanah I b. Tujuan Khusus
Ø Menambah wawasan penulis
Ø Sebagai proses pembelajaran
Ø Memberi informasi dan menambah wawasan pembaca 3. Rumusan masalah
Apa itu Stabilisasi tanah? 4. Sistematika Penulisan BAB 1 PENDAHULUAN 1. Latar Belakang 1. Tujuan Penulisan
a. Tujuan Umum
b. Tujuan khusus 2. Rumusan Masalah
3. Sistematika Penulisan BAB II
Pembahasan STABILISASI BAB III PENUTUP
1. Kesimpulan 2. Saran
BAB II
STABILISASI TANAH
1. PRAKATA
Tanahmerupakan salah satu bahan konstruksi yang langsung tersedia di lapangan. Apabila suatu tanah yang akan digunakan tidak memiliki sifat-sifat yang disyaratkan untuk suatu tujuan tertentu maka tanah tersebut harus diperbaiki sifat-sifatnya. karena sifat – sifat tanah dilapangan tidak selalu memenuhi kriteria dalam merencanakan suatu konstruksi, maka apabila dijumpai tanah yang sifat – sifatnya sangat jelek, maka tanah tersebut harus distabilkan sehingga dapat memenuhi syarat – syarat teknis yang diperlukan. Stabilisasi tanah merupakan salah satu cara memperbaiki kondisi tanah. Sifat tanah yang
paling sering diubah dengan stabilisasi adalah kekuatan, volume stabilitas, daya tahan, dan permeabilitas.
n Untuk memperbaiki kondisi tanah tersebut, kemudian mengambil tindakan yang tepat terhadap masalah – masalah yang ada
n
untuk meningkatkan kerapatan tanah, menambah material
yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi dan atau
tahanan gesek yang timbul, menambah bahan untuk
merubah sifat fisik atau kimia pada tanah, menurunkan
muka air tanah, dan mengganti tanah yang buruk.
n Stabilisasi dapat berupa tindakan – tindakan sbb :
- menambah kepadatan tanah
- menambah material yang tidak aktif, sehingga mempertinggi kohesi dan / atau tahanan geser - menambah material agar dapat mengadakan perubahan – perubahanalami dan kimiawi
material tanah
- merendahkan permukaan air tanah (drainase)
- mengganti tanah yang buruk
3. FAKTOR PENENTU
1. Karakteristik alat pemadat
Ø Berat dan Ukuran
Ø Aksi yang dihasilkan
Ø Frekuensi Operasi 2. Karakteristik tanah
v Kepadatan awal (initial density)
v Jenis tanah
v Ukuran dan bentuk butiran
v Kadar air
1.Jumlah gilasan
2. Tebal lapisan
3.Towing speed
4. TEORI DASAR
Pertama kali dikembangkan oleh R.R. Proctor tahun 1920-an dengan 4 variabel :
1. Usaha Pemadatan (Energi Pemadatan) 2. Jenis tanah
3. Kadar air 4. Berat isi kering
Stabilisasi tanah dapat terdiri dari salah satu atau gabungan pekerjaan – pekerjaan berikut : 1. Mekanis :
yaitu pemadatan untuk mempertinggi kerapatan tanah dengan memakai energi mekanis, seperti mesin gils, ledakan, tekanan statis dan sebagainya.
stabilisasi dengan berbagai macam peralatan mekanis seperti :
- mesin gilas ( roller)
- benda – benda berat yang dijatuhkan (pounder)
- peledakan dengan alat peledak (eksplosif)
- tekanan statis
- pemanasan
- dll
2. Bahan pencampur / tambahan (additive)
yaitu penambahan gamping, abu batubara dan
kadang-kadang semen diterapkan pada deposit lempung
terutama pada lempung yang mengalami perubahan
volume yang besar yang mengakibatkan perubahan
ion-ion Ca2+ untuk mengurangi kegiatan-kegiatan mineral
lempung.
Holtz dan Kovacs (1981), mengemukakan bahwa penggunaan
bahan kimia untuk stabilisasi tanah atau meningkatkan
kekuatan tanah sangat mungkin dilakukan karena adanya
peristiwa pertukaran ion (ion exchange). Pertukaran ion
tersebut adalah antara ion-ion negatif (anion) yang
berada pada permukaan lempung dengan ion-ion positif
(kation) yang ada disekitarnya. Selain karena
mengandung exchange cation, efektifitas fly ash sebagai
bahan tambah kimia dikarenakan mengandung senyawa
silikat dan aluminat sehingga dikategorikan sebagai
bahan pozzolan. Sebagai bahan pozzolan fly ash memiliki
kemampuan untuk terhidrasi seperti potland cement dan
melakukan sementasi pada tanah.
Penggunaan fly ash disarankan antara 10 - 20 % karena
penambahan fly ash lebih dari 20 % tidak memberikan
pengaruh yang signifikan bahkan cenderung
menimbulkan pengurangan pada kekuatan tanahnya.
Penambahan fly ash sebesar 15 % akan memiliki
kekuatan mengembang lebih kecil dibanding dengan
tanah lempung campuran atau penambahan 5 % fly ash.
Hal ini disebabkan karena struktur partikelnya lebih rapat
sehingga struktur partikel lempung yang dicampur fly ash
15 % lebih berdekatan dan menghasilkan kepadatan
kering lebih tinggi serta struktur atau fibrikasi partikel
yang lebih kuat. Penambahan fly ash 15 % merupakan
persen optimum fly ash sebagai bahan stabilisasi.
Fenomena ini terjadi akibat hidrasi CaO akibat reaksi
penambahan fly ash dengan menghasilkan struktur
kepadatan yang lebih tinggi dan harga kepadatan kering
yang lebih besar.
stabilisasi dengan berbagai macam peralatan mekanis seperti :
a. Kerikil untuk kohesif (lempung)
b. Lempung untuk tanah berbutir kasar
c. Pencampur kimiawi seperti :
- semen portland (pc)
- gamping / kapur
- abu batu bara
- dll
5.MACAM-MACAM STABILISASI LAPISAN TANAH DASAR
pada umumnya lapisan tanah lunak adalah lempung atau lanau yang mempunyai nilai percobaan penetrasi stadar (standart penetrasi test = spt) n = 4 atau tanah organis seperti gambut (peat) yang mempunyai kadar air alami (natural water content) yang sangat tinggi dan juga tanah pasir lepas yang mempunyai nilai n = 10
metoda stabilisasi lapisan tanah dasar yang lunak :
n Perbaikan karakteristik geseran :
tujuan untuk mnghindari kerusakan tanah , deformasi geseran dan pengurangan tekanan tanah
n Perbaikan kemampatan :
tujuan untuk memperpendek waktu penurunan, karena konsolidasi dan menghindarkan penurunan residual
n Pengurangan permeabilitas :
bertujuan untuk menghindari bocoran dan sebagainya
n Perbaikan karakterristik :
bertujuan untuk mengurangi getaran (vibrasi) dan menghindarkan pencairan (liquefaction) tegangan air pori meningkat dan tegangan efektif berkurang sewaktu terjadi gempa bumi.
2. Lapisan tanah dasar yang lunak dan kohesif :
Mengingat lapisan tanah dasar yang lunak dan kohesif itu rumit beserta karakteristik mekanisnya yang sulit, kadang – kadang penggalian untuk pondasi bangunan itu sulit dilakasanakan . Meskipun sudah diadakan tindakan pengamanan. Jadi dalam menghadapi pelaksanaan diatas tanah yang lunak dan kohesif diperlukan suatu persiapan yang lengkap
Metoda – metoda yang digunakan a. Metoda perbaikan permukaan
a. Metoda drainase permukaan (surface drainage methode)
b. Metoda alas pasir (sand maat method)
b. Metoda perpindahan (displacement method)
metoda ini dapat dibagi dalam dua macam :
a. Sesudah penggalian lapisan yang lunak dengan alat berat, bahan tanah yang baik dimasukkan dan dipadatkan
b. Tanah yang lunak itu didesak dengan beban timbunan tanah yang baik atau didesak dengan ledakan
C. Metoda timbunan imbangan berat (counter – weight fill mrthod)
metoda ini terutama mengimbangi sisi tanggul supaya stabil, bilamana tidak diperoleh faktor keamanan yang diperlukan terhadap longsoran selama penimbunan dilaksanakan
D. Metoda pembebanan perlahan – lahan
Metoda ini diterapkan bila kekuatan geser tanah tidak begitu besar dan cenderung akan runtuh jika timbunan dilaksanakan dengan cepat. untuk menghindari keruntuhan, maka pelakasanaan penimbunan harus diperlambat.
ada dua metoda untuk memperlambat kecepatan pelaksanaan, yaitu :
a. Metoda peningkatan tinggi timbunan secara bertahap.
b. Metoda peningkatan tinggi timbunan secara kontinyu dan berangsur – angsur E. Metoda pembebanan
untuk mengusahakan konsolidasi lapisan yang lunak dan memperbesar gaya geser
ada 4 metoda yang perlu diketahui :
a. Metoda pra pembebanan (pre loaading method)
b. Metoda beban tambahan (surchage method)
c. Metoda penurunan air tanah
d. Metoda pembebanan tekanan atmosfir F. Metoda drainase vertikal.
Metoda ini sering diterapkan bersama – sama dengan metoda pembebanan perlahan – lahan atau pembebanan.
beberapa macam metoda ini sering disebut sesuai dengan bahan yang dipakai, yaitu:
a. Metoda drainase pasir ( sand drain method)
b. Metoda drainase sumbu kertas karton (card board wick drain method)
c. Metoda drainase kertas plastik (plastik board drain method) G. Metoda tiang pasir padat
Dalam metoda ini, pasir ditekan kedalam lapisan lunak dengan pemadatan atau getaran, sehingga terbentuk tiang pasir padat
H. Metoda tiang kapur
kapur ditempatkan dalam bentuk tiang didalam tanah kohesif sama seperti pembuatan tiang pasir
I. Metoda pencampuran lapisan dalam. (deep layer mixing treatment method)
pada metoda ini, kapur atau stabilisator semen dikocok – kocok dan dicampur dengan tanah kohesif pada kedalaman tanah tersebut untuk mengkonsolidasikan tanah yang bersangkutan. Metoda ini belum lama dikembangkan
3.Lapisan tanah dasar berpasir lepas
n Bilamana suatu gaya gempa bekerja pada tanah berpasir, maka sering tanah pasir tersebut mengalami peristiwa pencairan (liquifaksi / liquefaction) yang dapat mengakibatkan kerusakan yang berat.
n Karakteristik liquifaksi yang terdiri dari tanah berpasir lepas dipengaruhi oleh faktor – faktorsebagai berikut :
- intensitas gempa bumi dan lamanya gempa bumi
- kerapatan pasir
- diatribusi gradasi pasir
- beban pada pasir atau tekanan bebas (confined pressure) pasir Metoda – metoda yang digunakan
n Metoda vibroflotasi (vibro floation method).
- pada metoda vibroflotasi , air disemprotkan kedalam lapisan tanah dengan bantuan suatu vibrator silinder.
- air yang disemprotkan dan bergetar itu dapat memadatkan tanah berpasir
- bersamaan dengan penyemprotan air juga dimasukkan kerikil yang akan mengisi rongga – rongga yang terjadikarena penyemprotan air.
4. Lapisan dangkal
n Ada tiga metoda utama yang digunakan untuk mengadakan peningkatan stabilitas lapisan dangkal yaitu :
- metoda fisik : contohnya pemadatan
- metoda kimia : contohnya pencampuran atau penyuntikan (grouting) dengansemen , kapur dll
- metoda pembekuan
6. MACAM-MACAM STABILISASI LAPISAN DANGKAL A. Dengan pemadatan
pemadatan adalah merupakan metoda dasar untuk stabilisasi tanah.
penerapan dengan metoda – metoda lainpun tanpa terkecuali selalu diikuti dengan metoda pemadatan
tujuan pemadatan tanah pada umumnya untuk :
- menaikkan kekuatan daya dukung tanah
- mepertkecil pemampatan (compressibility)
- memperkecil daya rembes air
n ada dua cara untuk melakukan percobaan pemadatan yaitu :
- percobaan dilapangan
n Hal hal yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan pemadatan tanah ialah :
- menghamparkan bahan secara merata dan tipis
- mengatur kadar air bahan timbunan secara tepat
- memilih mesin pemadat yang sesuai untuk memadatkan hasil yang baik
- menghindarkan lapangan pekerjaan dari penggenangan air atau infiltrasi air hujan
B. Dengan penyesuaian gradasi
n Tujuan stabilisasi dengan metoda ini adalah untuk memperoleh stabilitas jangka panjang
n Stabilisasi dengan metoda penyesuaian gradasi telah dikembangkan terutama untuk menaikkan daya dukung lapisan dasar badan jalan atau landasan
C. Stabilisasi dengan kapur atau semen
n Kapur yang digunakan untuk stabilisasi lapisan yang dangkal, mempunyai efek terutama pada tanah kohesif
n Sedangkan semen mempunyai efek pada tanah berpasir atau kerikil yang mengandung sedikit tanah berbutir halus
n Metoda pencampuran untuk stabilisasi dengan kapur atau semen ada 3 macam :
- metoda campuran terpusat :
tanah dicampur dengan bahan stabilisasi pada suatu tempat, kemudian diangkut ke tempat pekerjaan. Untuk itu diperlukan mesin penvampur
- metoda campuran dalam galian :
bahan stabilisasi dicampur dengan tanah di lubang galian tanah, lalu diangkut ke tempat pekerjaan.
* bahan stabilisasi dapat dipancangkan kedalam tanah dalam bentuk tiang , kemudian digali bersama – sama dan dicampur
* atau bahan stabilisasi ditaburkan diatas tanah sehingga pada penggalian terjadi pencampuran
- metoda pencampuran di tempat pekerjaan :
tanah dihamparkan di tempat pekerjaan, kemudian ditaburi bahan stabilisasi dan dicampur atau tanah yang akan distabilisasi itu digaruk dan dicampur dengan bahan stabilisasi
D. Stabilisasi dengan grouting
n Tujuan :
- memperkuat daya dukung tanah pondasi
- membendung air rembesan
- mencegah deformasi tanah pondasi disekeliling
- memperkuat bangunan – bangunan yang lama E. Stabilisasi dengan pembekuan
n Metoda ini menggunakan sekolompok pipa baja yang ditanam dalam tanah pondasi yang disebut dengan pipa pembekuan.
n Pipa – pipa diisi dengan cairan bersuhu rendah, sehingga air pori dalam tanah pondasi disekeliling pipa menjadi beku
n Hasil yang diperoleh dari metoda ini sangat baik, sehingga metoda ini dapat diterapkan sebagai tindakan sementara untuk konstruksi terowongan dibawah dasar sungai atau kebocoran pada pipa air minum dan pipa pembuangan kotoran
n Metoda ini dapat diterapkan meskipun berada dalam keadaan lingkungan yang sangat buruk, misalnya aliran air tanah yang besar yang tidak dapat diselesaikan dengan metoda – metoda lain
n Bahan cairan dengan suhu rendah yang dimasukkan kedalam pipa adalah :
- larutan kalsium chlorida yang didinginkan hingga mencapai suhu – 20oc s/d -30oc
- atau gas cairan bersuhu rendah , misalnya nitrogen cair (untuk pekerjaan berskala kecil
7. STABILISASI LAPISAN LEMPUNG MENGEMBANG
n Pengembangan lempung terjadi ketika kadar air bertambah dari nilai referensinya, dan penyusutan terjadi ketika kadar air berada dibawah nilai referensinya sampai kepada batas susut
n Termasuk lempung mengembang apabila :
ll > 40 dan ip > 15
n Ada beberapa prosedur untuk menstabilisasi lempung mengembang :
- dicampur dengan kapur biasanya 2 % - 4 %
- dipadatkan pada keadaan yang lebih basah dari optimum (3 % - 4 %). Hal ini menjamin terdapatnya sruktur tanah lempung yang cukup terpencar dan pada saat yang sama menghasilkan kepadatan kering yang rendah. Terlihat bahwa kepadatan kering lempung mengembang merupakan parameter yang penting
- mengontrol perubahan kadar air dari nilai referensinya (kadar air pada saat lempung itu akhirnya digunakan sebagai pendukung pondasi)
8. STABILISASI DENGAN BAHAN BUATAN
n Menambah kekuatan/ daya dukung tanah dengan geotextile
n Tanah dengan perkuatan geotextile disebut tanah yang diperkuat (reinforced earth)
BAB III PENUTUP
Akhirnya bahwa proses stabilisasi sangatlah dibutuhkan dalam mengatasi keadaan tanah yang kurang baik, terlebih jika di atas tanah tersebut akan dilakukan pembangunan.
Sebagaimana diejaskan bahwa proses stabilisasi sangatlah penting terutama untuk menjaga keseimbangan unsur tanah agar padat dan dapat dimanfaatkan untuk
pembangunan yang baik dan layak. Dan proses stabilisassi ini harus diperkirakan secara matang dan benar agar segala aspek yang terkait dapat berjalan sesuai dengan yang direncanakan sehingga memperoleh hasil yang memuaskan dan harus mengikuti segala tahap-tahap yang telah ditentukan sesuai dengan prosedurnya.
5. Saran
Jika ingin melakukan pembangunan di atas lahan tanah yang kurang baik, sebaiknya sebelum melaksanakan pembangunan harus melakukan stabilisasi tanah terlebih dahulu untuk memperoleh hasil yang baik dari proses pembangunan yang hendak di kerjakan dan tidak merugikan banyak aspek.
