TEKNIK PERBAIKAN TANAH
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, pemompaan, sumur, parit, dan vertical drains
Perbaikan secara fisik & kimiawi
• Pemberian campuran bahan kimia, grouting, perubahan suhu
Dengan inklusi & pengekangan
• Geosintetis, angkur, dll.
Penggunaan bahan ringan
KRITERIA PEMILIHAN METODE
Jenis & Tingkat Perbaikan yang diinginkan
Jenis & struktur tanah, serta kondisi aliran air tanah
Biaya
Ketersediaan peralatan & materia
Waktu konstruksi
Kemungkinan kerusakan struktur disekitarnya
Ketahanan material yang digunakan
PERBAIKAN SECARA MEKANIS
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 (roller, vibro compactor, tamping)
• Metode pemadatan (jumlah lintasan , pola tamping)
• Kontrol kualitas (jenis dan jumlah pengujian)
METODE PERBAIKAN TANAH SECARA MEKANIS
Pemadatan Dangkal:
1. Roller (mesin Penggilas)
- Smooth wheel roller, cocok untuk meratakan permukaan tanah dasar dgn tekanan rendah
- Pneumatic Tire Roller, dapat digunakan pd pemadatan dgn tekanan dan
“kneading” (remasan)
- Sheep foot roller, cocok untuk lempung dan tanah berlanau 2. Rammer, dengan menjatuhkan pemberat
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
Pemadatan Dalam
Precompression
Peledakan
Dynamic Compaction
Vibroflotation
Compaction Grouting
Vibroflotation
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 unit penggetar untuk masuk lebih dalam.
c. Material berbutir dituangkan dari atas lubang. Air dialirkan dari atas sehingga dapat membawa material ke dasar lubang.
KARAKTERISTIK TANAH YANG DIPADATKAN
Kuat Geser : Untuk mencapai kuat geser yang lebih besar, maka pemadatan perlu dilakukan pada dry of optimum.
Kompresibilitas : pada stress level yang kecil tanah lempung yang dipadatkan pada 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 pada kondisi dry of optimum.
KONTROL KUALITAS
• Pemadatan Dangkal: Density & kadar air dengan sand cone, Nuclear Density Test, Rubber Ballon, Dynamic Cone
Penetration, Cone Penetrometer, Plate Bearing
• Pemadatan Dalam: DCPT, SPT, PMT, DMT, Shear wave velocity (Down hole)
PERBAIKAN SECARA HIDRAULIK
Metode yang digunakan
•
Preloading tanpa drainase vertikal
•
Preloading dengan drainase vertikal
•
Dewatering
•
Metode elektrokinetik
TUJUAN DAN PRINSIP KERJA
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
METODE PRELOADING
Prinsip Kerja Preloading
Memberikan beban (surcharge) sebelum pekerjaan konstruksi Surcharge dihilangkan setelah -- misalnya - tercapai 90%
konsolidasi
Beban konstruksi akan menimbulkan penurunan yang relatif kecil Kuat geser meningkat sebanding dengan besarnya preloading (Uji TX CU)
Prinsip Kerja Drainase Vertikal
Drainase vertikal mempercepat penurunan tapi tidak mengurangi penurunan akhir
Perbaikan tanah dengan preloading dan kombinasi preloading + drainase vertikal
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
Kenaikan parameter kekuatan geser tanah (c) setelah konsolidasi, dapat diperkirakan dari hasil test triaksial CU:
Untuk menghitung insitu undrained shear strength, harga consolidation pressure, 3’ , merupakan harga confining pressure yang diambil sebagai tegangan efektif rata-rata.
) 2 / 45 ( tan ' ) 2 / 45 tan(
2 '
3 2 ' 1 '
2 3 1
0 3
total v
C
K
Nilai Undrained Shear Strengthdiperoleh dengan formula berikut:
STABILISASI ELEKTROKINETIK
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.
PERBAIKAN SECARA FISIKA & KIMIAWI
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)
PRINSIP KERJA
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 tanah yang diisi dengan admixture
Perbaikan dengan Grouting
Grouting adalah menyintikkan suatu bahan kimia pada suatu lokasi dalam tanah yang merupakan perlemahan. Umumnya grouting digunakan pada daerah terbatas (pada sebaian dari struktur) untuk memperkuat (lihat gambar)
Metode Thermal
Groung freezing merupakan metode yang cocok untuk semua jenis tanah namun jarang digunakan karena mahal
BAHAN YANG DIGUNAKAN
Semen & kapur memberikan hasil yang paling baik karena reksi yang terjadi adalah hidrasi dan penggumpalan untuk jangka
pendek serta sementasi dan karbonasi pada jangka panjang.
Namun stabilisasi dengan kapur terbukti meberikan durabilitas yang lebih rendah dari pada pemakaian semen
Fly ash dan Abu sekam padi juga digunakan, namun reaksi/ikatan kimiawi dengan tanah lemah, sehingga peningkatan kekuatan
hanya didapatkan dari pengisian pori-pori tanah karena ukuran partikelnya yang kecil dan ringan. Pengisian pori-pori ini berakibat peningkatan kerapatan dan kuat geser tanah.
Bahan lain yang juga pernah digunakan adalah Terak baja, bitumen dan Tar serta beberapa macam bahan kimia lainnya,
PERBAIKAN DENGAN REINFORCEMENT (INKLUSI & PENGEKANGAN)
Prinsip Kerja
Tanah hanya memiliki kekuatan terhadap tekanan
Kuat geser tanah didapat dari gesekan antar butiran tanah akibat beban vertikal/normal
Pada saat butiran tanah saling bergerak untuk memobisasi
kekuatannya, terjadi deformasi elastik dan deformasi geser tanah yang dapat dilihat sebagai regangan (baik tekan maupun tarik).
Bila pada tanah dipasang perkuatan, maka gesekan antar tanah dan perkuatan akan menimbulkan ikatan diantara keduanya dan
berfungsi menahan tarikan yang terjadi dalam tanah
PRINSIP KERJA PERBAIKAN TANAH DENGAN INKLUSI
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,
menaikkan kuat geser, menurunkan
kompresibilitas
BAHAN DAN APLIKASI
Bahan yang digunakan
Fiber
Metal strips
Meshes
Fabrics
Perkuatan insitu dengan: soil nailings dan angkur (baja, beton, geosintetis)
Aplikasi umumnya untuk perkuatan lereng dan
tembok penahan tanah
PERBAIKAN DENGAN BAHAN RINGAN
Prinsip dasar
Mengurangi beban timbunan (backfill) dengan menggunakan bahan yang sangat ringan (0.02 gr/cm3), tahan air, dan ramah lingkungan.
Spesifikasi bahan
Kuat tekan
Densitas
Geometri (pemasangan harus saling mengunci untuk mencegah lulusnya air.
Pemakaian EPS Block
• EPS diletakkan pada kondisi drainase yang baik sesuai dengan prinsip Hukum Archimedes. Muka air tanah diharuskan berada di atas elevasi dasar dari EPS. Lalu kekuatan daya apung memainkan peranan penting dalam rancangan ini. Bagian atasnya adalah aplikasi dari faktor keamanan yang melawan pengaruh daya angkat yang mungkin teriadi pada material ini. Selain itu terdapat pula faktor keamanan dalam system drainase. Bila semua ini dilaksanakan, maka, efektifitas kerja dan keamanan dari struktur jembatan dapat dicapai.
• EPS Block diletakkan pada lapisan pasir yang dipadatkan dengan ketinggian 100-150 mm. Keakuratan ketinggiannya kurang lebih 10 mm melebibi setiap panjang 3 meter.
• EPS Block ditimbun menjadi beberapa lapisan dengan susunan seperti pada. susunan batu bata dengan perubahan arah dari satu lapisan ke lapisan berikutnya sesuai dengan perjanjian dan perhitungan tertentu. Hal ini bertujuan untuk menghindari pergeseran berkelanjutan pada konstruksi.
• Koefisien gesekan, , antara batas perternuan antar block, diambil 0,5. Hal ini untuk melindungi kecenderungan darl pergerakan dari pergerakan yang lambat antar masing-masing lapisan. Untuk meyakinkan tidak ada gerakan yang berupa pergeseran dan peluncuran pada masing-masing lapisan dari material, dapat digunakan paku atau dengan memasang pasak yang digandakan dengan jarak 1, 5 m di tengah-tengah pada
