126
OPTIMASI DAYA DUKUNG TANAH PADA STRUKTUR PONDASI TELAPAK DENGAN METODE SUB-SOIL IMPROVEMENT PADA
PROYEK AUDITORIUM UNSYIAH BANDA ACEH
Iskandar
Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Lhokseumawe
Jl. Banda Aceh-Medan Km. 280, P.O. Box 90, Buketrata, Lhokseumawe 24301 E-mail: [email protected]
Abstrak
Pelaksanaan soil improvement ini dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pada pelaksanaan proyek terutama pekerjaan pondasi. Adapun metode yang dilakukan untuk meningkatkan daya dukung tanah dan menaikkan level dasar pondasi adalah melakukan stabilisasi tanah dengan menggunakan Semen Portland Tipe-I (PC-I). Berdasarkan hasil penelitian di laboratorium dan pelaksanaan di lapangan diperoleh komposisi campuran, untuk 1 m3 tanah diperlukan 130 kg Semen Portland Tipe I dengan ketebalan soil mix pada setiap dasar pondasi 70 cm, yang dibagi dalam 2 tahap pelaksanaan, yaitu pengadukan pada ketebalan 35 cm dan 70 cm. Setelah berumur 7 hari dan 14 hari dilakukan pengujian core drill, diperoleh peningkatan daya dukung dari semula 40 kg/cm2 menjadi 55 kg/cm2. Kemudian kedalaman pondasi menjadi lebih rendah dari semula 3,8 m menjadi 1,8 m, sehingga mempermudah pelaksanaan pondasi, waktu pelaksanaan menjadi lebih singkat, dan biaya pun dapat terkontrol.
Kata kunci: Tanah (Soil), Soil Improvement, pondasi
Pendahuluan
Struktur pondasi merupakan salah satu elemen struktur yang sangat berperan dalam menahan berat bangunan, sehingga harus didesain dengan baik dan kokoh. Adapun beberapa faktor yang menentukan kekuatan pondasi adalah daya dukung tanah yang berada di bawah pondasi serta kedalaman tanah keras untuk perletakan pondasi. Kemampuan daya dukung juga dipengaruhi oleh jenis dan kondisi tanah.
Dalam pelaksanaan konstruksi, tipe struktur dan kedalaman pondasi juga berpengaruh terhadap waktu dan biaya pelaksanaan konstruksi. Kondisi tanah yang berair akibat terlalu dalam, serta terbatasnya waktu pelaksanaan menyebabkan bertambah rumitnya pelaksanaan. Sehingga dalam hal ini membutuhkan suatu metode yang bisa mempercepat pelaksanaan pekerjaan tersebut, karena bila satu pekerjaan terlambat akan menyebabkan yang lain juga akan mengalamai keterlambatan. Hal inilah yang terjadi ketika penulis terlibat langsung sebagai Structure Engineer dari Pelaksana (Contractor) PT. Pembangunan Perumahan pada Proyek Pembangunan Gedung Auditorium Universitas Syiah Kuala Banda Aceh. Proyek ini merupakan suatu proyek yang dibiayai dengan dana bantuan Pemerintah Jepang (JBIC) sekitar 82 % dan Pemerintah Indonesia dengan dana APBN sekitar 18 %.
Untuk perencanaan dan pengawasan, langsung melibatkan pihak konsultan Jepang, yaitu Nisoken Architect dan Pacifik Consultan International (PCI). Pembangunan Gedung ini telah selesai dilaksanakan dan saat ini telah digunakan untuk berbagai kegiatan yang diadakan di lingkungan kampus Unsyiah.
127 Gedung yang telah dibangun ini terdiri dari 3 lantai untuk Event Hall dan Gedung Seminar sedangkan Gedung Pertemuan, Cafetaria dan Guest House tediri dari 1 lantai. Konstruksi bangunan terdiri dari beton bertulang yang berdiri diatas pondasi telapak beton bertulang.
Sistem pondasi telapak sesungguhnya cukup sederhana, namun pada proyek ini timbul berbagai kesulitan yang disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :
1. Diperlukan galian yang cukup dalam (sd. 4 meter)
2. Karena jarak antar pondasi cukup dekat, dan kondisi tanah yang labil sehingga keseluruhan tapak gedung harus digali secara terbuka
3. Faktor kesulitan besar karena bekerja dibawah muka air tanah 4. Mutu beton kurang dapat terkontrol
5. Banyak dibutuhkan peralatan berat
6. Banyaknya penggunaan pompa (data awal muka air tanah (MAT) pada elevasi –1,5 m dari muka tanah asli ) sehingga pekerjaan lokasi kerja akan becek dan kotor
7. Banyak tanah yang akan ditimbun kembali sehingga kepadatannya kurang baik 8. Waktu yang dibutuhkan menjadi lebih lama
9. Biaya pelaksanaan akan lebih sulit diprediksi dan dikontrol
Mempertimbangkan hal tersebut di atas, maka perlu dilakukan perubahan pondasi dengan jenis pondasi lain atau dengan menaikkan elevasi pondasi menjadi di atas permukaan air tanah. Setelah dilakukan berbagai analisa terhadap kondisi lapangan dan proyek, salah satu cara yang diusulkan oleh pihak pelaksana adalah melalui system perbaikan tanah atau Sub soil Improvement.
Adapun penulisan artikel ini bertujuan untuk mensosialisasikan suatu metode peningkatan daya dukung tanah dengan menggunakan semen sebagai salah satu bahan campuran, dengan mempertimbangkan berbagai data dan konsisi yang terjadi dilapangan. Sehingga nantinya dengan metode soil improvement ini bisa menjadi suatu inovasi baru pada pelaksaan suatu proyek, serta juga bisa meningkatkan efisiensi kerja lapangan.
Berdasarkan data analisa lapangan dan kondisi proyek, untuk mengatasi masalah ini akhirnya pihak pelaksana (dalam hal ini penulis sebagai salah satu staf teknik (structure engineer) dari pelaksana) yang bekerja sama dengan Laboratorium Mekanika Tanah Unsyiah, serta disetujui oleh pihak Konsultan Nisoken Architect & PCI Jepang, akhirnya sepakat dilakukannya peningkatan daya dukung tanah. Peningkatan daya dukung tanah ini direncanakan menggunakan system soil improvement dengan menggunakan bahan semen yang dicampur langsung dengan tanah sehingga nantinya diharapkan akan membentuk suatu lapisan yang cukup keras untuk mendukung pondasi di atasnya.
Untuk memilih jenis pondasi suatu bangunan harus diperhatikan beberapa hal, antara lain keadaan dan bentuk bangunan, beban yang bekerja, kondisi tanah dan lapisannya, studi yang lebih rinci tentang bentuk pondasi. Secara umum kegagalan pondasi disebabkan oleh dua hal yaitu daya dukung tanah (bearing capacity) dan bentuk deformasi tekanan tanah dan batuan (Ralph B.Beck, 1993).
Menurut Bowles J (1993), stabilisasi dapat dilakukan dengan mekanis dan bahan pencampur.
Stabilisasi mekanis yaitu memperbaiki sifat-sifat tanah dengan cara memadatkan, yang dilakukan dengan cara ditumbuk/digilas atau digetarkan, sehingga volume rongga tanah menjadi sekecil mungkin dan volume rongga yang terisi air menjadi seoptimum mungkin serta daya dukungnya juga akan meningkat. Kemudian stabilisasi juga dapat dilakukan dengan mencampur tanah dengan bahan lain, seperti semen Portland, semen abu terbang, semen pozolan kapur dan bahan lainnya. Stabilisasi dengan cara ini umumnya disertai dengan pemadatan. Untuk stabilisasi dengan semen, dapat digunakan hampir semua jenis semen, antara lain , semen Portland (Cement Stabilization) baik tipe I - IV, semen abu terbang (Puzzoland). Stabilisasi dengan semen pada prinsipnya dapat digunakan untuk semua jenis tanah, kecuali tanah yang kandungan bahan organisnya tinggi (gambut)
Untuk merencanakan persentase campuran tanah dan bahan campuran serta pengujian kepadatan harus dilakukan beberapa pengujian di laboratorium antara lain, gradasi butiran, batas atterberg, berat jenis, pemadatan (proctor/modified), test CBR dan kuat tekan bebas.
128 Adapun di lapangan juga di lakukan tes untuk mendapatkan tebal lapisan yang efektif untuk dipadatkan (Nakazawa K, 1994).
Menurut Theodorus A., dkk (2008), campuran semen tanah atau soil cement adalah hasil campuran tanah, semen dan air, yang dengan tingkat pemadatan tertentu akan menghasilkan suatu campuran material baru, soil cement, yang mana dikarenakan kekuatannya, karakteristik ketahanan terhadap air, panas dan pengaruh cuaca lainnya adalah sangat baik sebagai suatu lapis pondasi.
Mekanisme stabilisasi dengan semen terhadap material yang akan distabilisasi adalah hidrasi pertukaran kation, karbonasi fisika, reaksi pozzolanik dana sementasi. Hidrasi dari semen merupakan faktor penting pada perubahan sifat teknis dari material, perubahan ini terwujud dari adanya pembentukan sementasi material selama proses hidrasi. Ikatan yang kuat pada akhirnya material menjadi kuat dan permanen.
Metode
Menurut Theodorus A., dkk (2008), kriteria kekuatan struktural stabilisasi tanah dengan semen sebagai target proses stabilisasi diberikan dalam nilai-nilai parameter kuat tekan bebas (Unconfined Compressive Strength (UCS)), maupun nilai California Bearing Ratio (CBR). Dalam penelitian ini digunakan parameter kekuatan terhadap stabilisasi tanah adalah Kuat Tekan Bebas (UCS).
Untuk melakukan stabilisasi terhadap daya dukung tanah secara umum dapat ditempuh melalui beberapa tahapan, yaitu :
1. Pemilihan jenis tanah yang akan dilakukan stabilisasi.
2. Melakukan analisis sifat-sifat statis dari campuran semen dan tanah.
3. Melakukan pengujian terhadap daya dukung tanah yang telah distabilisasi.
Adapun pada Proyek Pembangunan Gedung Auditorium ini, upaya yang dilakukan adalah menaikkan level tanah dasar pondasi dengan stabilisasi tanah dasar menggunkan semen.
Untuk melakukan perubahan posisi letak pondasi, langkah awal yang dilakukan adalah melakukan pengujian tanah (sondir dan boring) bekerjasama dengan Laboratorium Teknik Unsyiah. Kemudian berdasarkan hasil pengujian dilakukan perlakuan mekanis terhadap tanah yang ada pada dasar pondasi bangunan gedung, dengan melakukan pencampuran semen pada tanah permukaan pondasi.
Alat yang digunakan untuk pelaksanaan soil improvement ini adalah Excavator dan alat bantu lainnya. Bahan tambahan adalah Semen Portland Tipe-I. Excavator melakukan galian tanah secara merata sd. Elevasi. +2.400 ( elevasi di atas muka air tanah ) sampai seluruh tapak bangunan tergali merata dan tanah di tempatkan pada Stock pile untuk nantinya digunakan kembali.
Semen disiapkan pada lokasi lahan yang akan dicampur (Soil cement) dalam jumlah yang cukup. Kemudian excavator menggali sampai kedalaman 35 cm turun dari elevasi galian yang pertama (stock tanah diletakkan di sampingnya) kemudian pada tanah tersebut ditaburkan semen sebanyak 45.5 kg tiap 1 m2, diaduk dan diratakan dengan excavator kemudian di padatkan.
Gambar 1. Pencampuran Semen dengan Excavator
350 350
El. 2.400 El. 2.085 El. 1.735
129 Tahap kedua tanah yang distock disamping dimasukkan kembali ke lokasi pengadukan (untuk lapis 35 cm kedua) kemudian ditaburkan semen dengan jumlah yang sama seperti lapis pertama, aduk, ratakan dan padatkan. Untuk menjaga kondisi air tanah, pada sisi samping pondasi perlu dibuatkan sampit dengan kedalaman tertentu sehingga air kelebihan (yang keluar dari tanah) dapat dibuang keluar lokasi.
Untuk menjaga mutu dari sub soil improvement, maka perlu dilakukan test dan dilakukan setelah umur adukan mencapai 7 hari, pengujian meliputi pemukulan dengan menggunakan besi beton dia 19 mm dan dipukul dengan palu 5 kg, pukulan dilakukan 5 (lima) kali dan dicatat penurunan besi beton tersebut dengan sehingga dapat diketahui kekuatannya.
Adapun model pengujian lainnya adalah dengan mengambil sampel menggunakan alat core drill, dimana hasilnya di uji di laboratorium dengan test tekan seperti test beton pada umumnya.
Setelah pekerjaan Sub Soil Improvement, dipasang lantai kerja ketebalan 5 cm, selanjutnya pemasangan bekisting dan pembersian untuk kemudian dicor sampai seruh pekerjaan pondasi selesai. Pekerjaan selanjunya adalah penimbunan tanah, Tie Beam (sloof) dan plat beton, kolom dan seterusnya.
Hasil dan Pembahasan
Setelah dilakukan pengujian tanah (sondir dan boring) bekerjasama dengan Laboratorium Fakultas Teknik Unsyiah, maka dari hasil rata-rata 8 (delapan) titik sondir didapati lapisan tanah keras hanya berupa lensa, yakni tanah keras dengan kekuatan dukung 40 kg/cm2 hanya pada kedalaman 3.5 sd. 6 meter, dan sampai dengan kedalaman 30 m dari muka tanah asli kondisi tanah masih belum menemui tanah keras, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Hasil Tes Sondir Sebelum dilakukan Soil Improvement
Berdasarkan hasil pengujian tanah yang dilakukan timbul permasalahan baru, dimana penggunaan tiang pancang tidak effisien dan memerlukan biaya yang cukup besar. Cara yang paling memungkinkan adalah dengan menaikkan elevasi pondasi telapak untuk itu perlu dilakukan perbaikan tanah dasar sehingga terbentuk lensa baru yang mempertebal lensa kekuatan tanah yang telah ada dengan cara perbaikan kekuatan tanah dasar.
Metode yang diusulkan adalah dengan sistim perbaikan tanah (Sub Soil Improvement) yakni perbaikan tanah dengan menggunakan bahan semen yang dicampur langsung dengan tanah sehingga terbentuk lapisan keras (Soil Cement) yang mempunyai kekuatan yang cukup untuk medukung pondasi di atasnya. Mengenai komposisi semen, air dan kedalaman soil cement
+3.900
+2.900
+1.900
+0.900
-0.100
-1.100
-2.100
-3.100
-4.100
-5.100
MAT N.G.L
+2.050
Cone Resistance (kg/cm2) 0 10 20 30 40 50
-6.100
-7.110
-8.100
-9.100
-10.100
-11.100
dst… sd.
Kedala man
-26.100
Cone Resistance (kg/cm2) 0 10 20 30 40 50
130 dilakukan beberapa percobaan yang melibatkan laboratorium teknik beton dan Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Syiah Kuala disaksikan oleh Pihak Konsultan Nisoken dari Jepang, sehingga diperoleh data sebagai berikut :
1. Setiap 1 m3 tanah diperlukan 130 kg semen Type I 2. Ketebalan soil mix pada saat pengadukan 70 cm.
3. Pengadukan dilakukan dalam dua tahap pada 35 cm dan 70 cm 4. Kadar air tanah jenuh namun tidak ada air yang keluar dari tanah 5. Pengadukan harus rata dan dipadatkan
6. Perlu dilakukan pengujian percobaan langsung di lokasi kemudian di lakukan pengujian hasil setelah umur 7 hari dan 14 hari
Berdasarkan penjelasan di atas jelas bahwa dasar dari pemilihan metode tersebut di atas adalah karena alternatif lainnya kurang memadai dan tentunya waktu pelaksanaan dan biaya juga menjadi faktor penentu. Pada Tabel 1 berikut dapat dilihat perbandingan/efisiensi yang didapat dari pemilihan metode tersebut.
Tabel 1. Perbandingan Metode Kerja & Biaya Pelaksanaan Pondasi Telapak Aspek yang ditinjau Pondasi Telapak Awal Pondasi Telapak perbaikan
Waktu Pelaksanaan + 4 bulan + 1 sd. 2 bulan
Peralatan yang digunakan Excavator, Dump truck, dan Pompa (banyak)
Excavator, Dump truck, dan pompa (sedikit)
Lokasi pekerjaan / proyek Kotor dan becek Bersih
Metode pelaksanaan Sulit dan rumit Lebih gampang Biaya Pelaksanaan Sulit diperkirakan serta sulit
dikontrol
Mudah diprediksi serta mudah dikontrol.
Setiap 1 m3 tanah dicampur dengan 130 kg PC type I dengan kadar air tanah jenuh air namun tidak sampai ada air yang keluar. System pencampuran dilakukan secara langsung dengan menaburkan semen tersebut secara merata dan dibantu pengadukkannya dengan excavator sampai pada dalaman 70 cm dibagi dalam 2 tahap / lapis, dimana tiap-tiap lapis mempunyai ketebalan 35 cm dan dibuat setempat yakni pada lokasi masing-masing pondasi.
Dimensi dari lapisan sub soil improvement tersbut sesuai dengan dimensi dari masing- masing pondasi telapak ditambah 30 cm keliling. Kekuatan tanah setelah perbaikan adalah 55 kg/cm2.
Berdasarkan hasil pengujian kembali dapat dilihat (estimasi) grafik daya dukung tanah stelah dilakukan perbaikan Sub Soil Improvement sebagai berikut.
Gambar 3. Hasil tes Sondir Setelah dilakukan Soil Improvement MAT
Perkuatan perbaikan akibat Subsoil improvement +3.900
+2.900 +1.900 +0.900 -0.100 -1.100 -2.100 -3.100 -4.100 -5.100
N.G.
L +2.05
0
Cone Resistance (kg/cm2) 0 10 20 30 40 50
131 Gambar 4. Foto Pelaksanaan Sub Soil Improvement dengan Semen PC-Tipe I
Gambar 5.. Foto Pengambilan Sampel Core Test Untuk Pengujian Tanah Setelah dilakukan Sub Soil Improvement
Gambar 6. Sampel Sub Soil Improvement yang telah dilakukan pengujian laboratorium
132 Selanjutnya setelah dilakukan pengujian hasil laboratorium dan lapangan, maka kondisi tanah dapat ditingkatkan daya dukungnya, sehingga ketinggian pondasi bangunan dapat dinaikkan lebih tinggi mendekati permukaan, sehingga galian tanah menjadi lebih rendah. Kondisi ini dapat dilihat paga Gambar 8.
Gambar 8. Kondisi Pondasi Setelah dilakukan Soil Improvement
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan mengenai Sub-Soil Improvement pada Pembangunan Gedung Auditorium Unsyiah, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Pelaksanaan soil improvement ini dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pada pelaksanaan proyek terutama pekerjaan pondasi. Adapun metode yang dilakukan adalah meningkatkan daya dukung tanah dengan melakukan stabilisasi tanah menggunakan Semen Portland Tipe-I (PC-I), sehingga level dasar pondasi dapat dinaikkan.
2. Berdasarkan hasil penelitian di laboratorium dan pelaksanaan di lapangan diperoleh komposisi campuran, untuk 1 m3 tanah diperlukan 130 kg Semen Portland Tipe I (PC-I) dengan ketebalan soil mix pada setiap dasar pondasi 70 cm, yang dibagi dalam 2 tahap pelaksanaan, yaitu pengadukan pada ketebalan 35 cm dan 70 cm. Setelah berumur 7 hari dan 14 hari dilakukan pengujian core drill, diperoleh peningkatan daya dukung dari semula 40 kg/cm2 menjadi 55 kg/cm2.
3. Kemudian kedalaman pondasi menjadi lebih rendah dari semula 3,8 m menjadi 1,8 m, sehingga mempermudah pelaksanaan pondasi, waktu pelaksanaan menjadi lebih singkat, dan biaya pun dapat terkontrol.
Referensi
[1] Ralph B.P., 1993, ” Teknik Pondasi”, Terjemahan Muslikh, Penerbit Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada.
1200 GL : + 3900 1 FL : + 4450
Filling
Existing GL El.+3250 – El.+3700 Water Level Cement Mixing Soil 3800
550
Rencana Pondasi (Awal) Rencana Pondasi (Perubahan) Gambar 7 . Foto Kondisi Lantai kerja Pondasi di atas tanah yang
telah distabilisasi
Yang Telah di Lakukan Soil Improvement
133 [2] Bowles J.E., 1993, "Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah)", terjemahan
Johan K.H, Edisi I, Penerbit Erlngga Jakarta.
[3] Nakazuma K., 1994, “Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi”, Terjemahan Taulu L, Penerbit PT. Pradnya Paramita Jakarta.
[4] Theodorus A., dkk (2008), Kajian Efektifitas Semen dan Fly Ash dalam Campuran Soil Cement, JURNAL TEKNIK SIPIL, Vol. 15 No. 2, Agustus 2008 : 69-83.
[5] Pembangunan Perumahan, PT, 2002, “Laporan Sub Soil Improvement”, Proyek Unsyiah Darussalam Banda Aceh.
.
