bab ii tinjauan pustakadigilib.polban.ac.id/files/disk1/69/jbptppolban-gdl... · 2013-02-27 ·...

D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Hermanto Sijabat., Sylvia Dewi A., Analisis Perbaikan Tanah.... 7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanah

Tanah menurut Teknik Sipil didefinisikan sebagai himpunan mineral, bahan

organic,dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose) yang terletak di atas batu

dasar (Badrock) (Hardiyatmo, H.C., 1992).

Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material

yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tersementasi (terikat

secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk

(yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-

ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, B.M, 1998).

Diantara partikel-partikel tanah tersebut terdapat ruang kosong yang disebut

pori-pori yang berisi air dan udara. Ikatan yang lemah antara partikel-partikel

tanah disebabkan oleh pengaruh karbonat atau oksida yang tersenyawa diantara

partikel-partikel tersebut, atau dapat juga disebabkan oleh adanya material organik

bila hasil dari pelapukan tersebut di atas tetap berada pada tempat semula maka

bagian ini disebut tanah sisa/residu (residual soil). Hasil pelapukan terangkut

ketempat lain dan mengendap di beberapa tempat yang berlainan disebut tanah

bawaan (transported soil). Bahan atau media pengangkutan tanah berupa

gravitasi, angin, air, dan gletser. Pada saat akan berpindah tempat, ukuran, dan

bentuk partikel-partikel dapat berubah dan terbagi dalam beberapa rentang

ukuran.

Proses penghancuran dalam pembentukan tanah dari batuan terjadi secara

fisis, mekanis, atau kimiawi. Proses fisis antara lain berupa erosi akibat tiupan

angin dan hujan, pengikisan oleh air dan gletser, atau perpecahan akibat

pembekuan dan pencairan es dalam batuan. Pelapukan fisis terjadi apabila batuan

berubah menjadi fragmen yang lebih kecil tanpa terjadinya suatu perubahan

kimiawi. Sedangkan proses kimiawi antara lain oksidasi, pelarutan, pelarut, dan

hidrolisis yang menghasilkan perubahan mineral batuan menjadi senyawa mineral



yang baru. Salah satu penyebabnya adalah air yang mengandung asam alkali,

oksigen, dan karbondioksida. Pelapukan kimiawi menghasilkan pembentukan

kelompok-kelompok partikel yang berukuran koloid (<0,002 mm) yang dikenal

sebagai mineral lempung.

Tanah ini berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan

teknik sipil, disamping itu tanah memiliki peranan yang sangat penting dalam

perencanaan dan pelaksanaan bangunan karena tanah tersebut berfungsi untuk

mendukung beban yang ada diatasnya, oleh karena itu tanah yang akan

dipergunakan untuk mendukung konstruksi harus dipersiapkan terlebih dahulu

sebelum dipergunakan sebagai tanah dasar (subgrade).

2.2 Klasifikasi Tanah

Tanah pada umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand),

lanau (silt), atau lempung (clay). Hal itu tergantung pada ukuran partikel yang

paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah ber-

dasarkan ukuran-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan

batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah (soil-separate-size limits).

Tabel 2.1 Batasan-batasan Ukuran Golongan Tanah.

Nama golongan Ukuran butiran (mm)

Kerikil Pasir Lanau Lempung

Massachusetts Institute of

Technology (MIT) > 2 2-0,06 0,06-0,002 <0,002

U.S. Department of Agriculture

(USDA)

> 2

2-0,05 0,05-0,002 <0,002

American Association of State

Highway and Transportation

Officials (AASHTO)

76,2 � 2 2-0,075 0,075-0,002 <0,002

Unified Soil Classification System

(U.S. Army Corps of Engineerrs,

U.S. Bureau of Reclamation)

76,2- 4,75 4,75-0,075 Halus (yaitu lanau dan

lempung) <0,0075

Sumber : Braja M.Das,1988



Golongan kerikil dan pasir dikenal sebagai kelas bahan-bahan yang berbutir

kasar (tidak kohesif), sedangkan golongan lanau dan lempung dikenal sebagai

bahan-bahan yang berbutir halus (kohesif).

a. Kerikil (gravels) adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang

juga mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineral-

mineral lain.

b. Pasir (sand) sebagian besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran

dari mineral yang lain mungkin juga masih ada pada golongan ini.

c. Lanau (silts) sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat

kecil) dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus, dan

sejumlah partikel berbentuk lempengan-lempengan pipih yang merupakan

pecahan dari mineral-mineral mika.

d. Lempung (clays) sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan

submikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan

mikroskopis biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan

merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung (clay mineral)

dan mineral-mineral sangat halus lainnya.

2.3 Tanah Lunak

Dalam buku Panduan Geoteknik istilah tanah lunak berkaitan dengan

tanah-tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki dapat menyebabkan masalah

ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang yang tidak dapat ditolerir, tanah

tersebut mempunyai kuat geser yang rendah dan kompresibilitas yang tinggi.

Tanah lunak ini dibagi dalam 3 tipe, yaitu lempung lunak, gambut dan lempung

organik.

1. Lempung Lunak

Tanah ini mengandung mineral-mineral lempung dan memiliki kadar air

yang tinggi, yang menyebabkan kuat geser yang rendah. Dalam rekayasa

geoteknik istilah tanah lunak dan sangat lunak khusus didefinisikan untuk

lempung dengan kuat geser sepeti ditunjukan pada Tabel 2.2 berikut ini :



Tabel 2.2 Definisi Kuat Geser Lempung Lunak

Konsisitensi Kuat Geser kN/m2

Lunak 12,5 � 25

Sangat Lunak <12,5

Sumber : Panduan Geoteknik 1

Sebagai indikasi dari kekuatan lempung tersebut prosedur identifikasi

lapangan dijelaskan pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.3 Indikator Kuat Geser tak Terdrainase Tanah-tanah Lempung Lunak

Konsistensi Indikasi Lapangan

Lunak Bisa dibentuk dengan mudah dengan jari tangan

Sangat Lunak Keluar di antara jari tangan jika di remas dalam

kepalan tangan


Adapun definisi tanah lunak menurut Lambe dan Whitmen (1959)

membagi konsistensi tanah berdasarkan nilai Nspt, berat isi tanah (�) dan kuat

geser undrained (Cu) menjadi 6 macam seperti dalam Tabel 2.4 berikut ini :

Tabel 2.4 Common Properties of Clay Soils

Konsistensi Nspt � (t/m2) Cu (kg/cm2)

Kuat > 30 > 2 > 4

Sangat kaku 15 � 30 2,08 � 2,24 2 � 4

Kaku 8 � 15 1,92 � 2,08 1 � 2

Teguh 4 � 8 1,76 � 1,92 0,5 � 1

Lunak 2 � 4 1,63 � 1,76 0,25 � 0,5

Sangat lunak < 2 1,44 � 1,63 < 0,25

Sumber : Noerhadi Yuniarto, 2003

Sedangkan menurut Mayor Hoft (1956) mengelompokan konsistensi tanah

berdasarkan nilai kuat geser undrained (qu), Nspt, dan berat isi tanah (�). Dapat

dilihat pada tabel berikut :



Tabel 2.5 Hubungan Konsistensi Tanah dengan Nilai Kuat Geser Undrained (qu), Nspt dan Berat Isi Tanah untuk Tanah Berlempung

Konsistensi Sangat lunak Lunak Tegak Kaku Sangat kaku Keras

qu (kPa) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 >400

Nspt 0-2 2-4 4-8 8-16 16-32 >32

�(kN/m3) 9-16 17-20 19-22 Sumber : Noerhadi Yuniarto, 2003

2. Gambut

Tanah gambut adalah suatu tanah dimana pembentuk utama tanahnya

terdiri dari sisa-sisa tumbuhan. Tanah gambut mempunyai sifat rongga,

kompresibel struktur terbuka, dan dapat diremas dengan tangan dan

menyebar pada jari-jari.

3. Lempung organik

Lempung organik adalah suatu material transisi antar lempung dan

gambut, tergantung pada jenis dan kuantitas sisa-sisa tumbuhan yang

mungkin berperilaku seperti lempung atau gambut.

Dalam rekayasa geoteknik, klasifikasi ketiga tanah tersebut dibedakan

berdasarkan kadar organiknya. Dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 2.6 Tipe Tanah Berdasarkan Kadar Organik

Jenis Tanah Kadar Organik (%)

Lempung < 25

Lempung Organik 25 � 75

Gambut > 75


2.4 Metode Penanganan Tanah Lunak

Untuk mendapatkan kondisi tanah yang memenuhi spesifikasi yang

disyaratkan oleh kontraktor maka perlu dilakukan perbaikan sifat-sifat tanah

lunak. Memperbaiki sifat-sifat tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara,

diantaranya yaitu dengan cara pemadatan (secara teknis), mencampur dengan



tanah lain, mencampur dengan semen, kapur atau belerang (secara kimiawi),

pemanasan dengan temperatur tinggi, dan lain sebagainya.

Menurut Ingels dan Metcalf (1972), sifat-sifat tanah yang diperbaiki dengan

stabilisasi dapat meliputi : kestabilan volume, kekuatan/daya dukung tanah,

permeabilitas, dan kekekalan/keawetan.

Metode atau cara memperbaiki sifat-sifat tanah lunak ini juga sangat

bergantung pada lama waktu penerapan dan biaya. Hal ini disebabkan karena

didalam proses perbaikan sifat-sifat tanah lunak terjadi proses konsolidasi,

kenaikan air tanah yang dimana memerlukan waktu yang lama.

Berikut ini adalah metode-metode perbaikan tanah lunak yaitu :

1. Vibro-replacement

Vibro-replacement adalah suatu metode pemadatan tanah lunak dengan

cara penulangan pada deposit tanah kohesif dengan kolom-kolom batu

(stone columns) sehingga diperoleh tumpuan yang memadai untuk beban

pondasi yang relatif ringan. Metode ini biasanya tidak memuaskan untuk

mendukung beban berat karena kolom-kolomnya tidak menyalurkan

tegangan-tegangan pengaruh kedalam tanah. Kolom-kolom batu juga

memenuhi fungsi yang sama dengan saluran pasir vertikal (vertical sand

drain) dalam mempercepat laju konsolidasi tanah.

2. Konsolidasi dinamik

Konsolidasi dinamik adalah suatu metode perbaikan tanah lunak dengan

menjatuhkan sebuah massa berat seberat 8 - 40 (pounder) ke atas muka

tanah dari ketinggian 5 - 30 m dengan menggunakan crowler crane.

Metode ini menaikkan kerapatan tanah di dekat permukaan dengan

penumbukan dan dapat digunakan pada hampir semua kondisi tanah.

Perbaikan kerapatan memungkinkan sampai kedalaman 10 m dimana

sebuah crowler crane atau tripod dipakai untuk menaikkan penumbukan

tersebut lalu dilepaskan sehingga jatuh bebas.



3. Metode Deep Cement-soil Mixing

Metode Deep Cement-Soil Mixing (DCM) adalah suatu metode perbaikan

(stabilisasi) tanah lunak yang bertujuan untuk meningkatkan kekuat-

an geser tanah dengan in-situ, pencampuran tanah dengan cement paste

(campuran semen dan air). Dimana campuran tersebut selanjutnya akan

dimasukan/dicampur dengan tanah di lapangan pada saat dilakukannya

pengeboran ke dalam tanah dan akan membentuk kolom individu atau di

blok dengan menggunakan Deep Cement-Soil machine. Ukuran kolom

yang dapat dibangun yaitu dengan diameter dari 0,6 m sampai 1,2 m.

4. Metode Plastic Board Drain

Metode Plastic Board Drain (PBD) adalah salah satu metode yang

digunakan untuk persiapan proses konsolidasi dimana prinsip dasarnya

adalah dengan menggunakan aplikasi dari Prefabricated Vertical Drains

yaitu memasang PVD dengan cara menyelipkan PVD tersebut ke dalam

lubang bor atau dengan menempatkannya di dalam sebuah paksi (mandrel)

atau selubung (casing) bor yang kemudian dipancang atau digetarkan ke

dalam tanah lunak sehingga membentuk vertical drains. Tujuan dari

Vertical Drain adalah untuk memperpendek drainase jalannya air pori dari

lapisan tanah yang permeabilitasnya rendah ke lapisan permukaan air

bebas, sehingga mempercepat laju konsolidasi.

Metode tradisional dalam membuat drainase vertikal (vertical drain)

adalah dengan membuat lubang bor pada lapisan lempung dan mengurug

kembali dengan pasir yang bergradasi sesuai atau sering disebut sand

column. Pasir harus dapat dialiri air secara efisien tanpa membawa partikel

partikel tanah yang halus. Drainase urugan biasanya dalam pelaksanaan

membutuhkan biaya yang mahal. Namun seiring dengan berjalannya waktu

dan perkembangan yang terjadi kini kebanyakan kontraktor proyek memilih

menggunakan drainase cetakan karena bahan tersebut harganya relatif lebih

murah dibandingkan dengan menggunakan Drainase urugan. Salah satu jenis

drainase cetakan adalah drainase prapakat yang terdiri dari selubung filter.



Jenis lain dari drainase cetakan adalah drainase pita yang terdiri dari inti

plastik datar, dengan saluran drainase yang dikelilingi oleh lapisan filter tipis.

Fungsi utama dari lapisan itu adalah untuk mencegah penyumbatan partikel-

partikel tanah halus pada saluran di dalam inti.

2.5 Hubungan Beberapa Properties Tanah Dengan Nilai SPT (Nspt)

Adapun hubungan beberapa properties tanah yang telah dijelaskan

sebelumnya dengan Nilai SPT (NSPT). Berikut adalah penjelasannya :

1. Tanah yang berbutir (granular)

Tabel 2.7 Hubungan antara Nspt dengan Dr

Sumber : Modul Lab. Tanah POLBAN

2. Tanah yang berlempung

Tabel 2.8 Hubungan antara Nspt dengan qu

Sumber : Modul Lab. Tanah POLBAN

Tabel 2.9 Nilai Kohesi Tanah dari Hasil Unconfined Compression Strength

Sumber : Arsip data PT. Krakatau Posco

No Uraian Sangat lepas

Lepas Sedang Padat Sangat Padat

1 Relative Density (Dr) 0 0,15 0,35 0,65 0,85 2 NSPT /30cm 0 4 10 30 50

3 Sudut geser dalam 25-30 28-32 30-35 35-40 38-43

4 Berat Isi 70-100 90-115 110-130 110-140 130-150

No Konsistensi Sangat lembek

(Very soft)

Lembek (Soft)

Sedang (Medium)

Kaku (Stiff)

Sangat kaku

(Very stiff)

Keras (Hard)

1 Compression Strength qu (t/ft2)

0,25 0,25-0,50 0,5-1 1-2 2-4 4-8

2 NSPT/30 cm 2 4 8 16 32 >32

3 Sat (pcf) 100 200 110-130 120 140 >140

Konsistensi Unconfined Compression Strength

qu (kg/cm2) Kohesi

C = ½ qu (kg/cm2)

Sangat lemah 0,3 0,15

Lemah ��

Sedang ��

Solid ��

Sangat solid 2,4 1,2



2.6 Konsolidasi

Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan�lahan

pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran

sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus�menerus sampai kelebihan

tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total benar�benar

hilang. Jangka waktu terjadinya konsolidasi tergantung pada bagaimana cepatnya

tekanan air pori yang berlebih akibat beban yang bekerja dapat dihilangkan.

Karena itu koefisien permeabilitas merupakan faktor penting di samping

penentuan berapa jauh jarak air pori yang harus dikeluarkan dari pori-pori yang

ukurannya bertambah kecil untuk dapat meniadakan tekanan yang berlebihan.

Kasus yang paling sederhana adalah konsolidasi satu dimensi, dimana kondisi

regangan lateral nol mutlak ada.

Prosedur untuk melakukan uji konsolidasi satu dimensi pertama-tama

diperkenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut dilakukan di dalam konsolidometer

(kadang-kadang disebut sebagai oedometer). Skema konsolidometer ditunjukkan

dalam gambar di bawah. Dimana contoh tanah diletakkan di dalam cincin logam

dengan dua buah batu berpori yang diletakkan di atas dan di bawah contoh tanah

tersebut, ukuran contoh tanah yang digunakan biasanya adalah diameter 2,5 inci

(63,5 mm) dan tebal 1 inci (25,4 mm). Pembebanan pada contoh tanah dilakukan

dengan cara meletakkan beban pada ujung sebuah balok datar, dan pemampatan

(compression) contoh tanah diukur dengan menggunakan skala ukur dengan skala

mikrometer. Contoh tanah selalu direndam air selama percobaan. Tiap-tiap beban

biasanya diberikan selama 24 jam. Setelah itu, beban dinaikkan sampai dengan

dua kali lipat dari sebelumnya dan pengukuran pemampatan diteruskan. Berikut

adalah gambar konsolidometer :




Gambar 2.1 Konsolidometer

Pada umumnya, bentuk grafik yang menunjukkan hubungan antara pemam-

patan dan waktu adalah seperti yang ditunjukkan pada dibawah ini.


Gambar 2.2 Grafik waktu-pemampatan selama konsolidasi untuk penambahan beban.

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa ada tiga tahapan pemampatan yang

berbeda yang dapat dijalankan yaitu :



Gs = berat spesifik contoh

W� = berat volume air

WS

SS AG

WH

�� (2.1)

2. Angka pori awal (eo) dari contoh tanah :

s

v

s

v

s

vo H

H

.AH

.AH

V

Ve ��

(2.2)

3. Untuk penambahan beban pertama (p1) yaitu beban total/luas penampang

contoh tanah, yang menyebabkan penurunan (�H1), hitung perubahan

angka pori (�e1) : s

11 H

��

(2.3)

H1 didapatkan dari pembacaan awal dan akhir pada skala ukur untuk

beban sebesar P1.

4. Angka pori yang baru (e1) setelah konsolidasi yang disebabkan oleh

penambahan tekanan P1.

e1 = e0 - e1 (2.4)

Untuk beban berikutnya, yaitu P2 (catatan : P2 sama dengan beban

kumulatif persatuan luas contoh tanah) yang menyebabkan penambahan

pemampatan sebesar H2, angka pori e2 pada saat akhir konsolidasi dapat

dihitung sebagai berikut: s

212 H

�ee �

(2.5)

Dengan melakukan cara yang sama, angka pori pada saat akhir konsolidasi

untuk semua penambahan beban dapat diperoleh.

Tekanan total (P) dan angka pori yang bersangkutan (e) pada akhir

konsolidasi digambarkan pada kertas semi-logaritma. Bentuk umum dari

grafik e versus log p ditunjukan pada gambar berikut ini :



Sumber : Braja M.Das,1988 Gambar 2.4 Bentuk khas grafik e versus log P

2.6.1 Lempung yang Terkonsolidasi secara Normal (Normally

consolidated) dan Terlalu Terkonsolidasi (overconsolidated)

Pada Gambar 2.4 menunjukkan bahwa bagian atas dari grafik e versus

log p adalah garis lengkung dengan kemiringan agak datar, kemudian

diikuti dengan bagian grafik yang mempunyai hubungan linear antara

angka pori dengan log p yang mempunyai kemiringan agak curam.

keadaan ini dapat diterangkan dengan cara berikut ini.

Suatu tanah dilapangan pada kedalaman tertentu telah mengalami

�� dalam

sejarah geologisnya. Tekanan efektif overburden maksimum ini

mungkin sama dengan atau lebih kecil dari tekanan overburden yang

ada pada saat pengambilan contoh tanah. Berkurangnya tekanan di

lapangan disebabkan oleh proses geologi alamiah atau proses yang

disebabkan oleh makhluk hidup. Pada saat diambil, contoh tanah

tersebut terlepas dari tekanan overburden yang membebaninya selama

ini, sebagai akibatnya tanah tersebut akan mengembang. Pada saat

contoh tanah tersebut dilakukan uji konsolidasi, suatu pemampatan

kecil akan terjadi bila beban total yang diberikan pada saat percobaan



lebih kecil dari tekanan efektif overburden maksimum yang pernah

dialami sebelumnya. Apabila, beban total yang diberikan pada saat

percobaan adalah lebih besar dari tekanan efektif overburden

maksimum yang pernah dialaminya, maka perubahan angka pori

adalah lebih besar, dan hubungan antara e versus log p menjadi linear

yang menjadi kemiringan yang tajam.

Keadaan ini dapat dibuktikan di laboratorium dengan cara membebani

contoh tanah melebihi tekanan overburden maksimumnya, lalu beban

tersebut diangkat (unloading) dan diberikan lagi (reading). Grafik e

versus log p untuk keadaan tersebut diatas ditunjukkan dalam gambar

2.5 dimana cd menunjukkan keadaan pada saat beban diangkat dan dfg

menunjukkan keadaan pada saat beban diberikan kembali.

Keadaan ini mendefinisikan 2 dasar landasan sejarah tegangan yaitu :

1. Terkonsolidasi secara normal (Normally consolidated), dimana

tekanan efektif overburden pada saat ini adalah tekanan

maksimum yang pernah dialami tanah tersebut.

2. Terlalu terkonsolidasi (overconcolidated), dimana tekanan efektif

overburden pada saat ini adalah lebih kecil dari tekanan yang

pernah dialami oleh tanah itu sebelumnya. Tekanan efektif

overburden maksimum yang pernah dialami sebelumnya

dinamakan tekanan prakonsolidasi (Preconsolidation pressure).




Gambar 2.5 Grafik e versus log p yang menunjukkan keadaan akibat pembebanan (loading), peangkatan beban (unloading), dan pembebanan kembali (reloading)

Casagrande (1936) menyarankan suatu cara yang mudah untuk me-

nentukan besarnya tekanan prakonsolidasi (Pc) dari grafik e versus log P

yang digambar dari hasil percobaan konsolidasi di laboratorium.

Prosedurnya adalah sebagai berikut :

1. Dengan melakukan pengamatan secara visual, menentukan titik a

di mana grafik e versus log p mempunyai jari-jari kelengkungan

yang paling minimum.

2. Gambar garis datar ab.

3. Gambar garis singgung ac pada titik a.

4. Gambar garis ad yang merupakan garis bagi sudut bac.

5. Perpanjang bagian grafik e versus log p yang merupakan garis

lurus hingga memotong garis ad di titik f. Absis untuk titik f

adalah besarnya tekanan prakonsolidasi.



�� (2.7)

��

��

= �� =

��

��

��

��

Jadi, �� sv ��

atau

� !"#�� (2.8)

dimana : �� = perubahan angka pori

Untuk lempung yang terkonsolidasi secara normal dimana e versus

log p merupakan garis lurus maka :

�� $%&'()&*� + �*, � '() *�, (2.9)

Maka penurunan konsolidasi yaitu,

� -.��! /�0&

12�"34 , (2.10)

Untuk penurunan total dari beberapa lapisan tanah lunak yaitu :

� 56-.��! '() 6

12�"34 77 (2.11)

dimana:

s = konsolidasi (m)

Po = tegangan vertikal efektif (overburden)awal (t/m2)

89 : ;<=><?<@ ;AB<@B<@ CAD;EF<G AHAF;EH (t/m2)

Cc = indeks pemampatan (compression index)(t/m3)

H = tebal lapisan (m)

eo = angka pori awal (t/m3)

2.6.3 Waktu Konsolidasi

Penurunan total akibat konsolidasi primer yang disebabkan oleh

adanya penambahan tegangan dipermukaan tanah dapat dihitung dengan



seluruh kedalaman lapisan yang mengalami konsolidasi. Hubungan antara

nilai waktu konsolidasi (U) dan faktor waktu (Tv) yaitu :

Tabel 2.10 Variasi Faktor Waktu terhadap Derajat Konsolidasi


U (%) Tv

0 0

10 0,008

20 0,031

30 0,071

35 0,096

40 0,126

45 0,159

50 0,197

55 0,238

60 0,278

65 0,342

70 0,403

75 0,478

80 0,567

85 0,684

90 0,848

95 1,127

100 �



2.7 Metode Deep Cement-Soil Mixing

Metode Deep Cement-Soil Mixing (DCM) adalah suatu metode perbaikan

(stabilisasi) tanah lunak dengan mencampur semen dan air. Dimana campuran

tersebut selanjutnya akan dimasukan/dicampur dengan tanah di lapangan pada

saat dilakukannya pengeboran ke dalam tanah dan akan membentuk kolom

individu atau di blok dengan menggunakan Deep Cement-Soil Machine. Ukuran

kolom yang dapat di bangun yaitu dengan diameter dari 0,6 m sampai 1,2 m.

DCM mempunyai 2 fungsi utama yaitu :

1. Meningkatkan kekuatan geser tanah.

2. Mengurangi permeabilitas tanah.

Adapun karakteristik DCM itu sendiri yaitu :

a. Dengan proses ini konsolidasi tidak diperlukan.

b. Proses pengerjaan konstruksi dan efek terhadap konstruksi cepat.

c. Penyusutan dan perubahan di bawah struktur utama rendah, karena tanah

mulai mengeras.

d. Metode ini dapat diterapkan pada semua tanah pasir dan tanah adhesive.

e. Proses pengerjaannya tidak banyak menimbulkan getaran dan suara yang

bising sehingga menjamin ketenangan suasana di sekitar proyek.

Metode Deep Cement-Soil Mixing (DCM) telah berhasil diterapkan dalam

berbagai proyek perbaikan tanah, seperti :

a. Fondasi untuk pembangunan jalan, kereta api, tanggul, bandara, dan

pelabuhan,

b. proyek Industri,

c. excavation works untuk fondasi dan konstruksi basement, dll.

2.7.1 Pola dan Tipe Penampang Deep Cement-soil Mixing

Pola dasar penampang DCM yaitu :

1. Single

2. Wall type

3. Block type



Tabel 2.12 Bentuk Spindles dari Jepang


3. Eropa

Diameternya lebih kecil dari bentuk korea selatan dan jepang dan biasanya

waktu instalasi lebih cepat (lihat Gambar 2.13).

Tabel 2.13 Bentuk Spindles dari Eropa


4. Indonesia

Bentuk spindle yang digunakan di indonesia (lihat Gambar 2.14).

Tabel 2.14 Bentuk Spindles dari Indonesia




2.7.3 Analisis Daya Dukung Tanah pada Metode DCM

Hal ini digunakan untuk menganalisis daya dukung tanah untuk

menjadikan lapisan tanah tersebut kuat dan mampu menahan beban

yang berada diatasnya. Berikut persamaan yang digunakan :

��

�� (2.15)

Dimana :

Fs : faktor keamanan ( > 1)

quck : daya dukung tanah (t/)

�� : beban superstucture rencana

As : replacement ratio (%)

2.7.4 Kontrol Konstruksi dan Kualitas

1. Kontrol konstruksi

Untuk metode DCM, perlu dilakukan kontrol konstruksi selama

konstruksi berlangsung dikarenakan pengerjaan DCM ini sulit.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam kontrol konstruksi yaitu :

a. Kecepatan agitator

b. Jumlah rotasi

c. Pengerasan pada campuran beton

d. Frekuensi agitator (350/menit atau lebih)

e. Kedalaman pengeboran

2. Kontrol kualitas

Setelah pelaksanaan pengolahan Soft Soil Improvement dengan

metode DCM (Deep Cement-Soil Mixing) selesai, dilakukan

Quality Control agar pelaksanaannya diharapkan sesuai dengan

perencanaan yang telah dibuat.

Pengujian yang dilakukan pada material DCM seperti :

1. Core sampling

2. UCS test on core samples



3. Grout samples dan UCS test

4. Extraction of columns

5. Static load test on columns

6. CPT test on columns

Berikut adalah contoh gambar proses pengujian DCM, dapat dilihat di bawah ini :

Sumber : Internet

Gambar 2.11 Pengujian material DCM dengan UCS test on core samples


Gambar 2.12 Pengujian material DCM dengan Core Drilling Test

2.8 Metode Plastic Board Drain

Metode Plastic Board Drain (PBD) adalah salah satu metode yang digunakan

untuk persiapan proses konsolidasi dimana prinsip dasarnya adalah dengan

menggunakan aplikasi dari Prefabricated Vertical Drains yaitu memasang PVD

dengan cara menyelipkan PVD tersebut ke dalam lubang bor atau dengan

menempatkannya di dalam sebuah paksi (mandrel) atau selubung (casing) bor

yang kemudian dipancang atau digetarkan ke dalam tanah lunak sehingga



membentuk vertical drains. Tujuan dari vertical drain adalah untuk memper-

pendek drainase jalannya air pori dari lapisan tanah yang permeabilitasnya rendah

ke lapisan permukaan air air bebas, sehingga mempercepat laju konsolidasi.

Aplikasi metode perbaikan tanah dengan menggunakan Prefabricated Vertical

Drain (PVD) ditambah dengan beban tambahan atau preloading, secara signifikan

dapat mempersingkat periode penurunan (Lihat Gambar 2.13)


Gambar 2.13 Aliran air pori pada vertikal drain

Karakteristik PVD itu sendiri yaitu menggunakan material berupa core dan

geotextil sintetis �Filter Jacket� ��

tanah/lahan pengerjaan.


Gambar 2.14 PVD

Prefabricated Vertical Drains diaplikasikan dalam berbagai proyek, seperti :

a. Konstruksi jalan, jalur kereta api, landasan pesawat, dan tanggul,



b. konstruksi pelabuhan,

c. lahan industri,

d. perkuatan tanah dasar timbunan, dll.

Laju konsolidasi yang rendah pada lempung dan permeabilitas yang

rendah dinaikkan dengan drainase vertikal (vertical drain) yang memperpendek

jalan ali ran air. Tujuannya adalah untuk mengurangi panjang lintasan pengaliran,

maka jarak antara drainase merupakan hal yang terpenting. Drainase tersebut

biasanya diberi jarak dengan pola bujur sangkar atau segitiga. Jarak antara

drainase tersebut harus lebih kecil dari pada tebal lapisan tanah lempung karena

tidak akan ada gunanya apabila menggunakan vertical drain dalam lapisan tanah

lempung yang relatif tipis. Untuk mendapatkan desain yang baik, koefisien

konsolidasi horizontal (Ch) dan vertikal (Cv) yang akurat sangat penting untuk

diketahui. Biasanya rasio Ch/Cv terletak diantara 1 dan 2. Semakin tinggi rasio

ini, pemasangan drainase semakin bermanfaat. Nilai koefisien untuk lempung di

dekat drainase kemungkinan menjadi berkurang akibat proses peremasan

(remoulding) selama pemasangan (terutama bila digunakan paksi), pengaruh

tersebut dinamakan pelumasan (smear). Efek pelumasan ini dapat diperhitungkan

dengan mengasumsikan suatu nilai Ch yang sudah direduksi atau dengan

menggunakan diameter drainase yang diperkecil. Masalah lainnya adalah diameter

sand drain yang besar cenderung menyerupai tiang-tiang yang lemah, yang

mengurangi kenaikan tegangan vertikal dalam lempung sampai tingkat yang tidak

diketahui dan menghasilkan nilai tekanan air pori berlebih. Pengalaman

menunjukkan bahwa vertikal drain tidak baik untuk tanah yang memiliki rasio

kompresi sekunder yang tinggi, seperti lempung yang sangat plastis dan gambut

(peat), karena laju konsolidasi sekunder tidak dapat dikontrol oleh drainase

vertikal.

Pada drainase yang diberi jarak dengan pola bujur sangkar atau segitiga.

untuk gambar pola bujur sangkar, segitiga dan jarak antar PVD data dilihat pada

gambar di bawah ini.



Tv = faktor waktu untuk konsolidasi akibat pengaliran arah

vertikal

Cv = koefisien konsolidasi (cm2/detik)


Gambar 2.16 Proses konsolidasi tanpa PVD

Sedangkan jika pada tanah dipasang PVD dengan jarak S. Jika terjadi

konsolidasi, maka H = 1/2 S, S adalah jarak efektif kolom, sehingga waktu yang

diperlukan dalam konsolidasi tanah lempung lebih cepat (perbedaan proses

konsolidasi tanpa PVD dapat dilihat pada Gambar 2.16 dan 2.17).


Gambar 2.17 Proses konsolidasi dengan PVD

Selain itu dengan adanya pemakaian PVD diharapkan dapat terjadi peristiwa

settlement secara bersamaan perlu diketahui pemakaian PVD hanya efektif untuk

timbunan yang tingginya > 4 m (Amalia, 2007).



Dalam koordinat polar, bentuk tiga dimensi dari persamaan konsolidasi

dengan sifat tanah yang berbeda dalam arah horizontal dan vertikal adalah :

��

��

��

�� (2.17)

Blokblok prismatis vertikal dari tanah yang mengelilingi drainase diganti oleh

blokblok silinder dengan jarijari R dengan luas penampang melintang yang

sama. Penyelesaian Persamaan 2.1 di atas dapat ditulis dalam dua bagian :

Uv = f(Tv) (2.18)

Ur = f(Tr) (2.19)

dimana :

Uv = tingkat konsolidasi rata-rata akibat pengaliran vertikal

Ur = tingkat konsolidasi rata-rata akibat pengaliran horizontal (radial)

atau

�� (2.20)

�� (2.21)

dimana :

Tv = faktor waktu untuk konsolidasi akibat pengaliran arah vertikal

Tr = faktor waktu untuk konsolidasi akibat pengaliran arah radial

H = ½ panjang efektif kolom

R = jari-jari drainase

bab ii tinjauan pustakadigilib.polban.ac.id/files/disk1/69/jbptppolban-gdl... · 2013-02-27 ·...

Documents