Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | i PDF

Preview

Summary

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | i DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH Disusun Oleh : Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc. Semua konstruksi dan bangunan Teknik Sipil pasti berdiri di atas tanah, tanah merupakan material yang sangat mempengaruhi kinerja konstruksi bangunan sipil. Perbaikan tanah merupakan usa...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | i Darwis - Panguriseng

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

5. Manual Desain Perkerasan 2013 Last Revision ant on pram

BUKU AJAR MATA KULIAH PERKERASAN JALAN RAYA MOYOS MUHAMMAD YUSUF Buku Ajar MK Perkerasan Jalan (1) Echobravoindia Dayanun

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | i

DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH

Disusun Oleh :

Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc.

Semua konstruksi dan bangunan Teknik Sipil pasti berdiri di atas tanah, tanah merupakan material yang sangat mempengaruhi kinerja konstruksi bangunan sipil. Perbaikan tanah merupakan usaha meningkatkan kapasita tanah yang rendah/lemah, karena tanah yang berada pada suatu daerah selalu memiliki karaktersitik yang berbeda dengan tanah di daerah yang lainnya.

ii | Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

DASAR-DASAR TEKNIK PERBAIKAN TANAH Penulis :

Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc.

Penerbit :

Pustaka AQ Nyutran MG II /14020 Yogyakarta FB- Pustaka AQ Imprint Penerbit YLJK2 Indonesia

ISBN

978-602.0938-48.6

:

Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak buku ini sebagian atau seluruhnya, dalam bentuk dan dengan cara apapun juga, baik secara mekanis maupun elektronis, termasuk fotocopy, scan, rekaman, dan lain-lain tanpa izin tertulis dari penulis. Cetakan Pertama, Agustus 2017 Sanksi pelanggaran pasal 44, Undang-undang No. 7 Tahun 1987 tentang Perubahan atas Undang-undag No.6 Tahun 1982 tentang hak cipta. 1. Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak mengumumkan atau memperbanyak suatu ciptaan atau memberi izin untuk itu dipidana dengan pidana penjara paling lama 7 tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 100.000.000,- (seratus juta rupiah). 2. Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta sebagaimana dimaksud dalam ayat 1 (satu), dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 50.000.000 (lima puluh juta rupiah).

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | iii

PRAKATA Dia-lah Allah, yang menjadikan segala yang ada di bumi untuk kamu dan Dia berkehendak (menciptakan) langit, lalu dijadikan-Nya tujuh langit. da Dia Maha e getahui segala sesuatu. (al-Baqarah: 29) Sang Khalik telah mempercayakan kepada manusia untuk memanfaatkan sumberdaya yang ada di Bumi sesuai kebutuhan hidupnya, namun tidak akan membiarkan Bumi porak poranda karena manusia merusak alam guna memenuhi kepentingannya yang selalu melebihi kebutuhan yang sebenarnya. Pembangunan berbagai bentuk dan dimensi konstruksi, sering hanya merupakan perwujudan dari ambisi manusia untuk memenuhi kepentingan belaka. Kemudian manusia memanfaatkan anugrah Allah berupa akal yang kemudian menghasilkan teknologi praktis dan menggunakannya berupa inovasi rancang bangun untuk memenuhi ambisi tersebut. Sangat disayangkan apabila hasil olah pikir manusia itu, justru melampaui batas sehingga menimbulkan dampak kerusakan pada sumber dayaalam yang ada, yang meng- akibatkan sumberdaya alam tersebut hancur dan tidak akan berkesinambungan untuk dimanfaatkan oleh generasi yang akan lahir di kemudian hari. Pertumbuhan populasi dan kepentingan manusia hidup berkelompok, telah melahirkan konsep-konsep land use yang tidak mengindahkan lagi daya dukung lahan, melainkan semata-mata mementingkan kepentingan masing-masing. Dari sisi masyarakat akan menggunakan lahan berdasarkan kepentingan untuk efisiensi biaya dan rasa nyaman yang relatif, sedangkan dari sisi pengambil kebijakan (government and planner) penggunaan lahan semata-mata didasarkan pada kepentingan seni tata ruang permukaan belaka. Akibatnya lahan sawah yang bertanah lunak disulap menjadi lahan gedung yang butuh lapisan tanah keras, lereng tanah yang labil diubah menjadi jalur jalan yang butuh tanah stabil, bantaran sungai untuk ruang aliran air setiap puncak musim hujan, didesak oleh bangunan permukiman, dan lain sebagainya. Desakan kepentingan manusia dalam penggunaan lahan yang menyimpang dari esensi penciptaanNya itulah yang melahirkan inovasi bagi para engineer untuk mengubah lahan bertanah lunak menjadi bertanah keras, lereng yang labil menjadi stabil, bantaran sungai yang iv | Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

rendah menjadi tinggi, sehingga memunculkan berbagai cabang ilmu pengetahuan, dan salah satunya adalah bidang Stabilisai Tanah (Soil Stabilization). Stabilisasi tanah secara umum memiliki dua tujuan, yakni : (1) untuk meningkatkan berbagai jenis kapasitas tanah sesuai dengan kebutuhan perekayasaan konstruksi; (2) untuk memelihara atau mempertahankan kapasitas tanah yang sudah ada agar tidak menurun akibat pengaruhi lingkungan, baik dari luar (external effect) maupun pengaruh dari dalam (internal effect). Secara garis besarnya Stabilisasi Tanah dapat dibedakan atas dua macam, yakni : (1) Stabilisasi tanah melalui teknik perbaikan tanah (soil improvement); (2) Stabilisasi tanah melalui teknik perkuatan tanah (soil reinforcement). Teknik perbaikan tanah adalah merupakan tindakan stabilisasi tanah dengan memperbaiki karakteristik tanah yang asli, hingga memenuhi syarat teknis yang dibutuhkan oleh konstruksi, seperti peningkatan daya dukung dan kuat geser tanah, penurunan kompresibilitas tanah, peningkatan atau penurunan permeabilitas tanah, dan lain sebagainya. Sedangkan teknik perkuatan tanah adalah bentukbentuk rekayasa yang dilakukan agar terjadi aksi komposit antara tanah dengan material sisipan, sehingga dihasilkan berbagai jenis kapasitas pada tanah sesuai yang dikehendaki (kepentingan konstruksi). Contoh teknik perkuatan tanah antara lain ; perkuatan tebing atau perkuatan tanah dasar dengan material sisipan dari metal strip atau geosyntetic, pembuatan lapis separator dalam tanah dengan menggunakan material sisipan dari geomembrane, dan lain sebagainya. Dalam buku ini pembahasan hanya mencakup perbaikan tanah sebagai sub bagian dari bidang ilmu stabilisasi tanah. Sedangka pembahasan mengenai perkuatan tanah akan disusun oleh penulis dalam suatu buku yang terpisah. Pembahasan dalam buku ini banyak memberikan sugesti tentang hal-hal yang perlu mendapat perhatian dalam penerapan berbagai teknik perbaikan tanah, yang oleh penulis dinilai beresiko tinggi akan merusak keseimbangan lingkungan. Hal ini dimaksudkan untuk menjadi bahan pertimbangan seksama bagi para rekayasawan, agar selalu mempertimbangkan kesinambungan sumberdaya alam untuk menjamin terselenggaranya konsep pembangunan keberlanjutan (sustainable development) yang telah menjadi kesepakatan masyarakat dunia, dalam rangka menyelamatkan planet Bumi ini. Salah satu faktor yang sangat mendukung terwujudnya pembangunan berkelanjutan adalah tingginya kesadaran para rekayasawan (engineer) dalam membangun infrastruktur yang ramah Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | v

lingkungan, baik dalam proses konstruksi maupun pasca konstruksi atau masa operasional dari konstruksi yang dibangun. Kesadaran dan pemahaman para rekayasawan tentang pentingnya pelestarian sumberdaya alam (lingkungan) sangat dibutuhkan, karena rekayasawan yang tidak paham lingkungan menghasilkan pembangunan yang merusak lingkungan, karena pelaksanaannya akan bersifat teknologi brutal (violent technology). Bagi rekayasawan yang menggunakan akal-budi secara seimbang, akan melahirkan konsep pembangunan yang ramah lingkungan (ecofriendly), dan melaksanakan pembangunan secara arif dengan menempatkan aspek kelestarian lingkungan hidup di atas kepentingan ekonomi dan kepentingan sosial. Rekayasawan yang bijaksana akan selalu memperhatikan berbagai peringatan dari Sang Pencipta Bumi ini, seperti ayat-a at dala Al Qu a a g a ak mendorong manusia untuk melembutkan hati, memuji Allah, menyukuri nikmat Allah, bertasbih kepada Allah, dan bertauhid kepada Allah, serta mampu mendidik daya afeksi dan emosional manusia untuk tunduk kepada Allah. Selain itu ayatayat Allah banyak menuntun akal manusia terdidik untuk terbiasa dalam kondisi ilmiah. Jadi Allah Swt tidak hanya memerintahkan manusia secara dogmatis untuk tunduk, tetapi diperintahkan pula agar manusia menggunakan prinsip dan kaidah-kaidah ilmiah dalam mengolah potensi sumberdaya alam untuk kesejahteraan manusia. Sebagaimana firmanNya...... Da Dia e u dukka ala da sia g, ataha i da ula untukmu. dan bintang-bintang itu ditundukkan (untukmu) dengan perintah-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memahami (Nya), Dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran. Dan Dia-lah, Allah yang menundukkan lautan (untukmu), agar kamu dapat memakan daripadanya daging yang segar (ikan), dan kamu mengeluarkan dari lautan itu perhiasan yang kamu pakai; dan kamu melihat bahtera berlayar padanya, dan supaya kamu mencari (keuntungan) dari karunia-Nya, dan supaya kamu bersyukur. Dan Dia menancapkan gunung-gunung di bumi supaya bumi itu tidak goncang bersama kamu, (dan Dia menciptakan) sungai-sungai dan jalanjalan agar kamu mendapat petunjuk, dan (dia ciptakan) tanda-tanda (penunjuk jalan). dan dengan bintang-bintang Itulah mereka mendapat petunjuk. Maka Apakah (Allah) yang menciptakan itu sama dengan yang vi | Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

tidak dapat menciptakan (apa-apa) ?. Maka mengapa kamu tidak mengambil pelajaran. Dan jika kamu menghitung-hitung nikmat Allah, niscaya kamu tak dapat menentukan jumlahnya. Sesungguhnya Allah benar- e a Maha Pe ga pu lagi Maha Pe a a g. (an-Nahl: 12-18) Da Allah telah e uat suatu pe u pa aa de ga se uah ege i yang dulunya aman lagi tentram, rezeki datang kepadanya melimpah ruah dari segenap tempat, tetapi penduduknya mengingkari nikmatnikmat Allah , karena itu Allah menimpakan kepada mereka bencana kelapa a da ketakuta dise a ka apa a g e eka pe uat . (QS.An Nahl, 112) Makassar, Agustus 2017 Penulis, Dr. Ir. H. Darwis, M.Sc.

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | vii

DAFTAR ISI Prakata .................................................................................. iii Daftar Isi ............................................................................. vii Daftar Tabel .......................................................................... ix Daftar Gambar ....................................................................... x I.

PENGERTIAN & JENIS STABILISASI TANAH ................... 1 1.1. Pengertian Umum ............................................. 2 1.2. Perbaikan Tanah ............................................... 9 1.3. Perkuatan Tanah ............................................. 10

II.

TEORI PERBAIKAN TANAH ......................................... 11 2.1. Prinsip Dasar Perbaikan Tanah ........................ 12 2.2. Jenis Perbaikan Tanah ..................................... 13 2.3. Tujuan Tindakan Perbaikan Tanah .................. 16 2.4. Pemilihan Jenis Perbaikan Tanah .................... 20

III.

PERBAIKAN TANAH DENGAN METODE KIMIAWI ....... 22 3.1. Batasan Penerapan Metode Kimiawi .............. 23 3.2. Minerologi Lempung ....................................... 24 3.3. Pengaruh Air Pada Tanah Lempung ................ 30 3.4. Keseimbangan Partikel Dalam Tanah Lempung 34 3.5. Susunan Partikel Pada Tanah Granular ........... 36 3.6. Mekanisme Reaksi Kimia Pada Lempung ......... 38 3.7. Perbaikan Tanah Dengan Kapur ...................... 43 3.8. Perbaikan Tanah Dengan Semen ..................... 76 3.9. Perbaikan Tanah Dengan Larutan Kimia ..........107 3.9.1. Perbaikan Dengan Soda Kaustik (NaOH) .........107 3.9.2. Perbaikan Dengan Sodium Klorida (NaCl)........114

viii | Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

3.9.3. Perbaikan Dengan Kalsium Klorida (CaCl2) ......125 3.9.4. Perbaikan Dengan Garam Magnesium(MgCl2) 132 3.9.5. Perbaikan Dengan Garam Aluminium (AlCl3) ...137 3.9.6. Perbaikan Dengan Asam Sulfat (H2SO4) ...........145 3.9.7. Perbaikan Dengan Asam Posfat (H2PO3)..........146 IV.

PERBAIKAN TANAH DENGAN METODE FISIK .............156 4.1. Pengertian Metode Fisik .................................157 4.2. Perbaikan Tanah Dengan Pemadatan ............158 4.3. Perbaikan Tanah Dengan Konsolidasi..............172 4.4. Perbaikan Tanah Dengan Pengeringan ..........177 4.5. Perbaikan Dengan Penggantian Tanah ........... 181 4.6. Perbaikan Dengan Perekatan Butir Tanah ..... 183 4.7. Perbaikan Tanah Dengan Bahan Limbah ...... 192

V.

PENGEMBANGAN METODE PERBAIKAN TANAH .......196 5.1. Pengembangan Metode Perbaikan Tanah .........197 5.2. Perbaikan Dengan Teknik Inclusions .................197 5.3. Perbaikan Dengan Teknik Vibroflotation ..........198 5.4. Perbaikan Dengan Teknik Stone Column ..........202 5.5. Perbaikan Dengan Teknik Compaction Grouting211 5.6. Perbaikan Dengan Teknik Dynamic Compaction 213 5.7. Perbaikan Dengan Teknik Vibro Replacement ...218

DAFTAR PUSTAKA ............................................................ 224 INDEX .............................................................................. 236 GLOSERIUM ..................................................................... 238

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | ix

DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Ukuran Jari-jari Kation ................................................. 39 Tabel 3.2. Kapasitas Kation Pada Mineral Lempung ...................... 40 Tabel 3.3. Variasi Kadar Semen Sesuai Jenis Tanah Untuk Perkerasan Jalan (Pavement Construction) ......................... 77 Tabel 3.4. Hasil pengujian sifat-sifat tanah-campuran ................ 100 Tabel 3.5. Permeabilitas Tanah Gambut Umur 3 & 7 hari ........... 106 Tabel 3.6. Reduksi Semen Akibat Penambahan NaOH ............... 112 Tabel 3.7. Reduksi Parameter Teknis Akibat NaCl pada Tanah Ekspansif (Durotoye et al., 2016) ...................................... 117 Tabel 3.8. Peningkatan Parameter Teknis Akibat NaCl pada Tanah Ekspansif .............................................................. 117 Tabel 3.9. Perubahan Parameter Teknis Tanah Ekspansif + NaCl 118 Tabel 3.10. Tegangan Volumetrik (Swelling) & UCS ................... 130 Tabel 3.11. Pengaruh Asam Fosfat Terhadap Group Index .......... 151 Tabel 4.1. Korelasi Jumlah Pukulan & Enersi Pemadatan ........... 164 Tabel 4.2. Hubungan Kadar Aspal dengan OMC dan MDD ......... 188 Tabel 4.3. Hubungan Kadar Aspal dengan OMC dan MDD .......... 189 Tabel 5.1. Hubungan Probe Spacing dengan Peluang Capaian Perbaikan dengan Metode Vibro Campaction ................. 201 Tabel 5.2. Hubungan Enersi Penumbuk dengan Peluang Capaian Perbaikan dengan Metode Dynamic Campaction ............ 214

x | Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

DAFTAR GAMBAR Gbr 3.1. Bentuk Ikatan Senyawa pada Mineral Lempung .............. Gbr 3.2. Simbol lembaran Silika dan Alluminium .......................... Gbr 3.3. Diagram skematik struktur mineral Montmorillonite ...... Gbr 3.4. Diagram skematik struktur mineral Kaolinite .................. Gbr 3.5. Diagram skematik struktur mineral Illite ........................ Gbr 3.6. Struktur Mineral Tanah Liat (Berger, 2007) .................... Gbr 3.7. Skema Sifat Dipolar pada Air (H2O) ................................. Gbr 3.8. Tarik Menarik Molekul Air Dipolar Dengan Partikel Lempung ............................................................... Gbr 3.9. Ketebalan Air Lapisan Ganda pada Partikel Lempung ...... Gbr 3.10. Illustrasi Pertukaran Ion : Tanah – Air – Kalsium (Berger, 2007) .................................................................... Gbr 3.11. Susunan Partikel Tanah................................................. Gbr 3.12. Susunan Butiran Tanah Granuler .................................. Gbr 3.13. Kesesuaian Antara Tanah Dengan Metode Perbaikan Tanah (Berger, 2007) ......................................... Gbr .13. Pengaruh pH terhadap kelarutan Silika dan Alumina (Berger, 2007) ...................................................... Gbr 3.14. Pengaruh Mineral Tanah terhadap Prosentase Kapur (Berger, 2007) .......................................................... Gbr 3.15. Pengaruh Kadar Kapur Terhadap Parameter Atterberg (Metcalf, 1959) .................................................. Gbr 3.16. Batas cair pada persentase tailing tambang & kapur untuk variasi umur campuran (Ramesh el al., 2013) . Gbr 3.17. Batas plastis pada persentase tailing tambang & kapur untuk variasi umur campuran (Ramesh el al., 2013) . Gbr 3.18. Batas susut pada persentase tailing tambang & kapur untuk variasi umur campuran (Ramesh el al., 2013) . Gbr 3.19. Nilai Indeks Plastisitas berdasarkan Nilai Batas Cair pada campuran Tanah-Kapur (Ramesh el al., 2013) ............ Gbr 3.20. Pengaruh Kapur Terhadap Batas-batas Atterberg Pada Tanah Kaolin (Muhmed & Wanatowski, 2013) .......... Gbr 3.21. Pengaruh Kadar Kapur Terhadap Kuat Tekan Bebas (Metcalf, 1959) ................................................................. Gbr 3.22. Pengaruh Umur Lime-Soil (5%-Kapur) Terhadap Kuat Tekan Bebas (Metcalf, 1959) ....................................

25 25 26 27 29 30 31 32 33 34 35 36 42 48 49 50 51 51 52 53 53 54 54

Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah | xi

Gbr 3.23. Pengaruh Umur Campuran terhadap Kekuatan pada Temperatur Berbeda (Marshall, 1967) ............................... 55 Gbr 3.24. Pengaruh Umur Campuran terhadap UCCS pada Jenis Tanah Berbeda (Berger, 2007) .................................. 55 Gbr 3.25. Hubungan Prosentase Kadar Kapur Dengan CBR (Warsiti, 2009) .................................................................. 56 Gbr 3.26. Pengaruh Kapur Terhadap Kepadatan Kering Pada Tanah Kaolin (Muhmed & Wanatowski, 2013) ................... 57 Gbr 3.27. Pengaruh Umur Campuran Terhadap UCS Pada Tanah Kaolin – Kapur(Muhmed & Wanatowski, 2013) ....... 57 Gbr 3.28. Hubungan Tegangan–Regangan, Beberapa Umur Camp. Tanah Kaolin - Kapur (Muhmed & Wanatowski, 2013) ....... 58 Gbr 3.29. Hubungan Regangan Vertikal dan Siklus Kembang-Susut pada Tanah-Kapur dengan Tanah Tanpa Kapur (Al-Taie et al., 2016) ........................................................... 59 Gbr 3.30. Hubungan Angka Pori dengan Kadar Air Pada Kondisi Seimbang (Equilibrium) Kapur (Al-Taie et al., 2016) ........... 59 Gbr 3.31. Hubungan Prosentase Kadar Kapur Dengan Prosentase Swelling (Warsiti, 2009) .................................. 60 Gbr 3.32. Pengaruh Kadar Kapur & Umur Campuran Terhadap Swelling Potential (Basma & Tuncer, 2007) ........................ 62 Gbr 3.33. Swelling strain versus elapsed time dalam kondisi free-swell conditions. (Danh Tran et al., 2014) .................... 64 Gbr 3.34. Pengaruh Kadar Kapur terhadap Permeabilitas Pada Tanah Saprolitik Coklat (Galvao et al., 2004) ...................... 65 Gbr 3.35. Pengaruh Kadar Kapur terhadap Permeabilitas Pada Tanah Laterit Merah (Galvao et al., 2004) ......................... 66 Gbr 3.36. Pengaruh Kadar Kapur & Umur Campuran Terhadap Kompresibilitas (Basma & Tuncer, 2007) ........................... 67 Gbr 3.37. Pengaruh Kadar Kapur & Umur Campuran Terhadap Indeks Rebound (Basma & Tuncer, 2007) .......................... 68 Gbr 3.38. Hubungan LTCR dengan Kadar Kapur & Umur Campuran (Basma & Tuncer, 2007) .................................................... 69 Gbr 3.39. Pengaruh Kadar Kapur & Umur Campuran Terhadap Beberapa Tipe Settlement (Basma & Tuncer, 2007) ............ 70 Gbr 3.40. Hubungan Prosentase Kadar Kapur Dengan Angka Pori (Shahidul, 2001) ................................................................ 73 Gbr 3.41. Pengaruh Kadar Kapur terhadap Permeabilitas Pada Tanah Laterit Coklat & Merah (Galvao et al., 2004) ........... 75 xii | Dasar-dasar Teknik Perbaikan Tanah

Gbr 3.42. Pengaruh kadar semen terhadap Kuat Tekan Bebas pada berbagai tingkat pemadatan (Mitchell, 1976) ........... 82 Gbr 3.43. Pengaruh kadar semen terhadap Kohesi tanah berbutir kasar & berbutir halus (Mitchell, 1976) ...