STABILISASI TANAH-SEMEN DAN GAMPING -ABU-BATUBARA

Tanah-semen (soil-cement) dan gamping-abu-batubara (lime-fly ash atau LFA) sangat biasa dipakai dalam stabilisasi tanah. Prosedur-prosedur laboratorium ditentukan oleh ASTM, AASHTO, PCA (1959), dan untuk LFA pada publikasi U.S. Department of Transportation (DOT, 1976). Prosedur-prosedur stabiisasi mi dipakai di seluruh dunia dengan modifikasimodifikasi tertentu yang disesuaikan dengan keadaan cuaca dan tanah setempat.
Pada dasarnya, kriteria stabilisasi lapangan untuk kerapatan dan persentase campuran (semen, gamping, abu-batubara, dan sebagainya) yang didasarkan pada berat kering tanah ditetapkan di laboratorium dengan atau sebagai berikut:
1. Tentukan kurva pemadatan standar untuk referensi.
2. Campurkan beberapa contoh padat dengan persentase campuran yang mungkin. Persentase campuran tersebut biasanya berada dalam batas-batas sebagai berikut:
3. Semen: 3 sampai 12 persen untuk tanahA-1 sampaiA-4. 8 sampai 16 untuk tanahA-4 sampaiA-7.
4. LFA: 12 sampai 30 persen dengan persentase yang lebih besar untuk tanah yang lebih buruk.

4. Buat kurva-kurva pemadatan untuk beberapa persentase campuran dan dapatkan:

5. OMC

6. Persentase optimum dan campuran yang didasarkan pada berat isi kering maksimum yang diperoleh dengan menggunakan beberapa persentase tadi.

5. Siapkan beberapa contoh tambahan pada salah satu atau lebth dan persentase campuran yang dipilth, dan dengan memakai OMC yang bersesuaian dengannya, padatkan contoh-contoh itu untuk mendapatkan kerapatan kering maksimum yang sebelumnya telah ditentukan.

6. Uji contoh-contoh mi terhadap keadaan beku-air (daya tahan), kekuatan, dan sebagainya. Persentase campuran yang menghasilkan mutu terbaik scara keseluruhan dapat dipakai untuk spesifikasi pekerjaan.

Uji kekuatan dapat dilakukan langsung terhadap contoh tanah yang dikeluarkan dan cetakan pemadatan standar dan disimpan atau dibasahi (umumnya selama 2,7, dan 28 han). Karena rasio L/d mendekati 1 untuk cetakan pemadatan, beberapa organisasi memadatkan contoh tanah di dalam cetakan yang lebth kecil dengan kedalaman yang lebth besar untuk mendapatkan rasio L/d yang lebih besar. Kekuatan relatif biasanya cukup memenuhi persyaratan, sehingga contoh yang dipadatkan di dalam cetakan mi akan cukup sesual untuk sebagian besar tanah dasar perkerasan jalan.
Apabila abu-batubara digunakan dengan gamping (atau semen), biasanya rasionya dipertahankan konstan, sebagai contoh, campuran LFA 30 persen dengan 1 bagian gamping terhadap 3 bagian abu-batubara.

STABILISASI TANAH DENGAN BAHAN BUATAN

Menambah kekuatan tanah dengan mencampur rumput-rumputan dengan lumpur untuk membuat dinding gubuk dan membuat bata yang dikeringkan oleh matahari menjadi lebth mudah ditangani sudah lama diketahui manusia. Akhir-akhir in praktek tersebut telah dikembangkan dengan memakai tekstur-tekstur logam atau sintetis dalam bentuk lajur pada bagian atas dan beberapa—atau semua—”lift” pada timbunan untuk meningkatkan kçkuatan dan stabilitas timbunan itu. Peningkatan kekuatan mi dapat mengakibatkan tanah menjadi lebih stabil untuk kemiringan yang lebih curam atau menjadi lebih mampu mendukung beban permukaan yang lebih besar tanpa teijadinya deformasi yang besar. Tanah dengan a1ur perkuatan itu disebut tanah yang diperkuat (reinforced earth).

Beberapa konfigurasi tanah yang diperkuat mi telah dipatenkan—tetapi sebagaimana halnya untuk seluruh paten, gagasan dasarnya tidak dapat dipatenkan. Hanya konfigurasi iajur tertentu saja yang dapat dianggap sebagai milik dan pemegang paten. Kantor paten di Amerika Senikat hanya memeriksa apakah paten yang sama telah pernah dikeluarkan; mereka tidak memeniksa gagasan dasar dan pemegang paten ataupun orang yang mengaju. an permohonan paten.

Lajur logam, kabel, dan kawat semuanya telah dicoba (demikian pula halnya rumput, bambu, dan sebagainya), tetapi logam cenderung mempunyai usia pelayanan yang singkat a1am lingkungan tanah yang tidak cocok. Karena logam mi mempunyai usia yang singkat sedangkan untuk lajur tersebut tidak dibutuhkan kekuatan tank yang tinggi, maka bahanbahan lamnya mungkin akan lebih cocok untuk dipakai. Serat-serat sintetis terlihat memDunyai usia pelayanan yang panjang dalam lmgkungan tanah dan sekarang banyak tersedia. Tekstur sintetis yang dipakai untuk tanah mi disebutgeotekstil.

Pemakaian geotekstil lainnya adalah untuk memisahkan tanah dan air. Pada galian di hawah permukaan jalan atau pada pondasi bangunan yang digali sampai beberapa meter, selembar bahan mi dihamparkan dan tanah ditimbun kembali serta dipadatkan. Pemasangmnya harus teliti supaya sambungan-sambungan tekstur benar-benar telah tertutup oleh sumbat. Uap air yang melayang ke atas dan muka air akan tertahan pada rintingan mi, sehingga kondensasi dan penjenuhan tanah akan terhalang pada zona kritis. mi akan meriambah kapasitas beban dan tanah dasar dan dapat mengontrol perubahan volume pada tanah yang mudah mengalami pemuaian. Sudah barang tentu apabila air permukaan dapat mencapai zona tadi dan atas, rintangan tadi akan tidak berguna lagi dan bahkan dapat lebih merusak keadaan tanah.

PROSES-PROSES STABILISASI TANAH UNTUK KONSTRUKSI

Stabilisasi tanah dapat terdiri dan salah satu atau kombinasi dan pekerjaan-pekerjaan berikut:

Mekanis—pemadatan dengan berbagai jenis peralatan mekanis seperti mesin gilas (roller). benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur, pembekuan, nemanasan, dan sebagainya.

Bahan pencampur (additiver)—kenikil untuk tanah kohesif; lempung untuk tanah berbutir; dan pencampur kimiawi seperti semen, gamping, abu batubara (produk sampingan dan pembakaran batubara)—sering dengan gamping dan/atau semen, semen aspal, sodium, dan kalsium kiorida, limbah pabrik kertas, dan lain-lainnya (sodium selikat, polifosfat, dan sebagainya).

Pemakaian mesin gilas, benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, dan tekstur akan ditinjau dalam bagian-bagian berikut ini; tetapi pembahasan yang mendalam tentang topik ini berada di luar ruang lingkup buku ini. Para pembaca yang ingin mengetahui lebih mendalam dapat mempelajari ASCE (1968, 1978, 1982) untuk tambahan informasi.

Penambahan lapisan kerikil pada permukaan jalan berlempung merupakan hal yang biasa dilakukan untuk stabilisasi jalan tanpa perkerasan. Lalu-lintas akan terus menekan kerikil tersebut ke tanah di bagian bawahnya; penambahan kerikil secara periodik akan menggantikan kerikil yang tertekan ke bagian samping jalan. Jalan kerikil juga dapat distabilisasikan dengan cara yang sama, yaitu dengan pencampur lempung-pasir, yang akan mencegah perpindahan atau terbuangnya kerikil pada saat jalan tersebut dilalui lalu-lintas. Pada kasus yang pertama, tahanan gesek tanah bertambah; sedangkan pada kasus yang kedua, kohesinya yang bertambah.

Prosedur stabilisasi yang biasa terdapat pada tanah berbutir-halus adalah dengan menggalii sampai suatu kedalaman tertentu dan mencampur tanah yang digali dengan

Semen

Semen dan abu batubara dengan air secukupnya

Gamping

Gamping dan abu batubara

Tanah yang distabilisasi itu dicampur dan dipadatkan dengan mesin gilas, dan menghasilkan suatu beton bergradasi-rendah. Apabila semen menggunakan, hasilnya akan merupakan stabilisasi tanah yang disebut “tanah semen” (soil cement).

Campuran semen aspal digunakan sama seperti semen untuk stabilisasi tanah.

Stabilisasi kiorida biasanya didasarkan pada sifat hidroskopis (tarikan terhadap air) material ml untuk menghasilkan tanah yang lembab untuk meningkatkan kohesi dan mengurangi masalah atau gangguan debu yang terdapat pada jalan akibat lalu-lintas yang kwat.

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 mpung tadi. Tanah yang diperlakukan dengan cara mi dapat mengalami penurunan I_p dan penyusutan dan/atau pemuaian yang cukup berarti yang tergantung pada jumlah gamping yang digunakan. Pengurangan indeks plastisitas terutama diakibatkan oleh bertarnbahnya W_p, walaupun pacla beberapa jenis tanah tertentu mungkin pula terdapat pengurangan Itas cairan W_L dalam jumlah yang cukup berarti.

Pemanasan atau pembekuan tanah dapat mempengaruhi pertambahan kekuatan yang permanen, tetapi cara yang lebth mudah dapat diandalkan harus terlebih dahulu diteliti.

Pengisian adukan encer (grouting) adalah suatu injeksi campuran kental (slurry) berupa

Lempung dan tanah lainnya seperti pasir halus

Semen atau semen dan lempung

Sodium silikat, dan bahan-bahan kimia yang sama sifatnya

ke dalam tanah untuk mengurangi porositas n (mengisi rongga, retakan-retakan, dan Sebagainya), dan meningkatkan kekuatan tanah di tempat yang bersangkutan.

Lempung bentonit merupakan bahan adukan encer yang biasa dipakai untuk menimbulkan suatu rintangan air untuk menghentikan rembesan air yang masuk ke dalam lantai dasar suatu bangunan. Bentonit disuntikkan ke dalam lobang-lobang yang berjarak dekat satu sama lain di sekitar zona yang mengalami kebocoran. Selama periode kering, lempung akan mengering; ketika air berpindah ke arah dinding lantai dasar selama cuaca basah dan bersentuhan dengan lempung tadi, kegiatan lempung tadi akan menyerap air dan akan mengembang sehingga dapat menutup rongga tanah dan dapat menghentikan aliran air yang datang. Keberhasilannya akan tergantung pacla cukup tidaknya lempung yang digunakan sehingga suatu rintangan lempung (pada saat memuai) akan terbentuk secara penuh. Setiap lobang dalam rintangan itu harus “ditambal”, sebab kalau tidak lantai dasar itu akan terus dialiri air.

Penyuntikan adukan encer biasanya dipakai pada tumpuan bendungan dan di bawah bendungan untuk mengisi retakan-retakan pada batuan dan mengurangi porositas tanah untuk mengontrol rembesan. la juga digunakan untuk memperkuat tanah di bawah pondasi. Di bawah pondasi yang mengalami vibrasi mesin, adukan encer dapat membuat tanah menjadi kaku sehingga amplitudo vibrasi (perpindahan) masih berada di dalani batas-batas toleransi peralatan tersebut.

Penyuntikan adukan encer merupakan cabang stabilisasi tanah yang sangat khusus. Para pembaca yang ingin mengetahui lebih terinci dapat mempelajari ASCE (1978).

TANAH SEBAGAI BAHAN KONSTRUKSI

Tanah merupakan salah satu bahan konstruksi yang langsung tersedia di lapangan. dan apabila dapat digunakan akan sangat ekonomis. Bendungan urugan, tanggul sungai, dan timbunan untuk jalan raya sertajalan kereta api, kesemuanya merupakan pemakaian tanah yang ekonomis sebagai bahan konstruksi; walaupun demikian, sama halnya seperti bahat konstruksi lainnya, tanah harus dipakai setelah melalui proses pengendalian mutu. Apabila tanah ditimbun secara sembarangan, hasilnya akan merupakan timbunan dengan beri isi yang rendah dan mengakibatkan stabilitas yang rendah dan penurunan tanah yang besar, Penurunan permukaan tanah (subsidence) dipakai untuk menerangkan mekanisme gerak vertikal di dalam timbunan akibat berat sendiri;penurunan (settlement) adalah gerakan vtilcal pada tanah yang berada di bawah akibat berat timbunan di atasnya.

Dahulu, timbunan untuk jalan pada mulanya dibuat dengan menurunkan tanah dari ujung karena atau truk, tanpa adanya usaha untuk memadatkan tanah, dan tidak ada pula pengendalian mutu lewat spesifikasi-spesifikasi. Longsornya timbunan yang tinggi sudah biasa terjadi. Banyak pekerjaan tanah, seperti tanggul dan bendungan urugan, mempunyai usia yang hampir sama tuanya seperti sejarah hidup manusia, tetapi bangunan-banguna yang masih bertahan umumnya disebabkan oleh kombinasi dan pengendalian mutu dan nasib balk. Sebagai contoh, pada zaman Cina dan India kuno, bangunan-bangunan dibuat oleh para pekerja yang mengangkut keranjang berisi tanah dan menimbunkannya pada lokasi tempat penimbunan. Para pekerja lain yang membawa tanah timbunan tambahan berjalan di atas tanah yang baru saja ditimbun dan masih belum padat ini sehingga tanah tersebut akan menjadi lebih padat. Dalam beberapa kasus, sekelompok kambing dan domba disuruh berjalan di atas timbunan tersebut sehingga terjadi lagi tambahan pemadatan. Bahan-bahan organik (dianggap) telah diambil dengan tangan dan dibuang. Sampai saat inipun, di beberapa daerah gajah dipakai untuk memadatkan timbunan tanah; tetapi, Meehan (1967) melaporkan bahwa walaupun gajah mempunyai massa yang cukup berat, tetapi pola perjalanannya yang tidak terdistribusi dengan baik mengakibatkan terjadinya pemadatan yang tidak merata.

STABILISASI TANAH DALAM KONSTRUKSI

Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan, atau apabila ia mempunyai indeks konsistensi yang tidak sesuai, permeabilitas yang terlalu tinggi, atau sifat lain yang tidak diinginkan sehingga tidak sesuai untuik suatu pfoyek pembangunan, máka tanah tersebut harus distabilisasikan. Stabilisasi dapat terdiri dan salah satu tindakan berikut:

1. Meningkatkan kerapatan tanah.

2. Menambah material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi dan/atau tahanan gesek yang timbul.

3. Menambah bahan untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan/atau uisis pada tanah.

4. Menurunkan muka air tanah (drainase tanah).

5. Mengganti tanah yang buruk.

Setiap perubahan sifat fisis atau teknis pada massa tanah akan membutuhkan penyelidikan atas alternatif-alternatif ekonomis seperti relokasi teinpat bangunan atau menggunakan lokasi bangunan alternatif. Sekarang, sebagian besar lokasi bangunan di daerah perkotaan telah digunakan sehingga lokasi alternatif mungkin tidak akan praktis. Akhirakhir mi, tempat-tempat seperti bekas penimbunan sampah, rawa-rawa, teluk, semak belukar, tepi bukit, dan areal yang kurang balk lainnya telah dipakai sebagai lokasi konstruksi, dan gejala mi terlihat cenderung berlangsung terus dan bahkan makin banyak terjadi. Apabila tempat alternatif tidak tersedia atau pertimbangan-pertimbangan lingkungan, oposasi dan masyarakat, dan pengaturan zona telah sangat membatasi pilihan yang tersedia, maka makin dibutuhkan modifikasi atau stabilisasi terhadap tanah pada lokasi bangunan guna mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan. Penyelesaian yang secara ekonomis menguntungkan merupakan suatu tantangan bagi para insinyur geoteknik.

Dalam kasus bendungan urugan, timbunan, tanggul, dan timbunan-timbunan lainnya, di mana bahan yang diinginkan tidak cukup tersedia penggunaan yang selektif atas bahan yang tersedia dan pengertian akan fungsi struktur tanah dan mekanika massa tanah dapat menghasilkan penyelesaian yang memuaskan apabila menggunakan pembangunan yang terbagi atas zona-zona.