TANAH EKSPANSIF(Mekanika Tanah Lanjut)

Oleh

ANDRIANSYAH 1215011012DIAH LARASATI 1215011028RESTU AGUSNI 1215011092VIDYA ANNISAH P 1215011110

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG2015

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-

mineral padat yang tidak 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. Tanah berguna sebagai bahan konstruksi pada berbagai

macam pekerjaan Teknik Sipil, disamping itu tanah berfungsi juga sebagai

pendukung pondasi dari bangunan. Hal ini menyebabkan fungsi tanah sangatlah

penting.

Banyak daerah di Indonesia yang memiliki jenis tanah lempung ekspansif,

diantaranya ditemukan di daerah barat (meliputi Cikampek, Cikarang, Bandung

dan Serang); daerah tengah selatan (meliputi Ngawi, Caruban, Solo, Sragen,

Wates dan Yogyakarta); dan disekitar pantai utara Jawa (meliputi Semarang,

Purwodadi, Kudus, Cepu dan Gresik). Hal tersebut menghadapkan kita pada

suatu pilihan untuk mendirikan bangunan pada lokasi tanah yang kurang

menguntungkan bila ditinjau dari segi geoteknisnya, seperti pada tanah lempung

ekspansif. Tanah lempung ekspansif memiliki daya dukung tanah yang rendah

pada kondisi muka air yang tinggi, sifat kembang susut (swelling) yang besar dan

plastisitas yang tinggi. Selain itu, kemampuan mengembang yang cukup besar

pada tanah lempung ekspansif mengakibatkan terjadinya penurunan (deformasi)

yang sering kali tidak dapat dipikul oleh kekokohan struktur diatasnya. Kejadian

ini umumnya terjadi dalam kurun waktu yang cukup lama dan secara

terusmenerus. Apabila tanah setempat tidak mempunyai daya dukung yang baik,

maka untuk mengambil tanah dari luar daerah memerlukan biaya yang mahal

serta tidak efisien.

Dengan meningkatkan kualitas tanah baik secara fisik, kimiawi, maupun mekanis

kita dapat mengatasi fluktuasi muka air yang cukup tinggi sebagai akibat dari

pergantian musim. Metode yang digunakan untuk meningkatkan kualitas tanah

lempung ekspansif antara lain dengan cara penggantian material atau mencampur

tanah, pemakaian cerucuk bambu, pengubahan sifat kimiawi, dan penggunaan

geosintesis.

II. PEMBAHASAN

A. Tanah Ekspansif

Tanah ekspansif (expansive soil) adalah material tanah yang mengalami

perubahan volume akibat perubahan kadar air. Tentunya hal ini menimbulkan

masalah yang cukup pelik pada konstruksi karena volume tanahnya berubah-

ubah. Tanah dasar yang bersifat ekspansif akan mengembang dan dapat

menyebabkan bangunan atau struktur lainnya terangkat di saat kondisi kadar

air tinggi. Sebaliknya di saat kadar airnya rendah, tanah ekspansif akan

menyusut dan dapat menyebabkan penurunan bangunan (settlement).

Bagaimana pun, kerusakan parah bisa disebabkan oleh kedua kondisi

tersebut. Tanah ekspansif juga akan memberikan tekanan tambahan yang

akan menyebabkan pergerakan lateral pada dinding/bagian vertikal dari

fondasi, basement, atau pun dinding penahan tanah. Tanah ekspansif yang

mengembang akibat kadar air yang tinggi akan mengalami kehilangan

kekuatan atau daya dukungnya dan akan menyebabkan kerusakan fondasi

atau keruntuhan lereng.

Beberapa mineral yang biasa terdapat pada tanah ekspansif

adalah montmorilonite, kaolinite, dan illite. Dari hasil penelitian

sebelumnya memberikan konfirmasi bahwa masalah terbesar

terjadi pada tanah ekspansif dengan kandungan montmorilonite

tinggi seperti terlihat pada table berikut ini :

Tabel 1 : Hubungan Mineral Tanah dengan AktifitasMineral Aktivitas

Kaolinite 0.33 – 0.46Illite 0.9Montmorillonite (Ca) 1.5Montmorillonite (Na) 7.2

Sifat-sifat fisis tanah yang mempengaruhi pengembangan tanah

ekspansif di antaranya yaitu: Kadar Air ; Kepadatan Kering (Dry

Density) dan Index Properties. Adanya korelasi yang baik untuk

menunjukkan sifat tanah ekspansif berdasarkan dari persentase

tanah lempung, batas cair dan tahanan penurunan di lapangan

seperti yang terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2. : Hubungan % Lolos Saringan no. 200 terhadap Potensi Pengembangan

Tabel 3 : Hubungan Indeks Plastisitas dengan Tingkat Pengembangan

Ada beberapa cara untuk mengetahui apakah tanah tersebut

termasuk kategori tanah ekspansif dan seberapa besar potensial

pengembangan, di antaranya:

Identifikasi Mineralogi dengan cara difraksi sinar-X ; analisa

diferensial termal; analisa kimia dan Mikroskop Elektron.

Cara Tidak Langsung

Tanah ekspansif dapat diidentifikasi berdasarkan nilai indeks

plastisitas seperti terlihat pada table berikut ini.

Tabel 4 : Hubungan antara Indeks Plastisitas terhadap Potensial Pengembangan

Cara Langsung

Pengukuran pengembangan tanah ekspansif dengan cara

langsung dapat dilakukan dengan menggunakan atat

konsolidasi satu dimensi. untuk mengetahui angka prosentase

pengembangan. Untuk mengetahui tingkat pengembangan

suatu tanah ekspansif dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5 : Hubungan Persentase Pengembangan terhadap Tingkat Pengembangan

B. Perbaikan Tanah Ekspansif

Salah satu upaya untuk mendapatkan sifat tanah yang memenuhi syarat-syarat

teknis tertentu adalah dengan metode stabilisasi tanah. Metode stabilisasi

tanah dapat dibagi menjadi 2 klasifikasi utama yaitu berdasarkan sifat

teknisnya dan berdasarkan pada tujuanya, dimana beberapa variasi dapat di

gunakan. Dari sifat teknisnya, stabilisasi dapat dibagi menjadi 3 jenis yaitu:

stabilisasi mekanis, stabilisasi fisik, dan stabilisasi kimiawi.

1. Stabilisasi Mekanis

Pada prinsipnya stabilisasi tanah secara mekanis dengan penambahan

kekuatan dan daya dukung terhadap tanah yang ada dengan mengatur

gradasi dari butir tanah yang bersangkutan dengan meningkatkan

kepadatannya. Menambah dan mencampur tanah yang ada (naturalsoil)

dengan jenis tanah yang lain sehingga mempunyai gradasi baru yang lebih

baik. Yang perlu diperhatikan dalam stabilisasi tanah secara mekanis

adalah gradasi butir tanah yang memiliki daya ikat (binder soil) dan kadar

air.

Metode ini dilakukan dengan cara mencampur tanah ekspansif dengan

tanah nonekspansif, diharapkan dengan mencampur kedua jenis tanah ini

dapat memperbaiki sifat dari tanah ekspansif. Tinggi dari timbunan tanah

non ekspansif harus tepat agar didapat kekuatan yang diinginkan. Tidak

ada petunjuk yang tepat, berapa tinggi timbunan tersebut. Menurut Chen

(1988) merekomendasikan 1 meter sampai dengan1,30 meter.

2. Stabilisasi Fisik

a. Geomembrane dan Geotextile

Salah satu pendekatan yang dapat efektif dalam menangani

pengembangan dan penyusutan tanah ekspansif melibatkan penerapan

langkah-langkah untuk melindungi tanah dari pembasahan dan

pengeringan yang berlebihan (pengendalian kadar air tanah). Tujuan

pengendalian kadar air tanah adalah menjaga kadar air tanah ekspansif

tersebut agar nilainya relatif konstan. Salah satu sistem yang digunakan

untuk memperbaiki tanah ekspansif adalah moisture barrier horizontal

dan vertikal. Pelindung horizontal (horizontal barrier) digunakan untuk

mencegah penguapan air di bagian permukaan, sedangkan pelindung

vertikal (vertical barrier) digunakan di sekeliling bangunan atau

struktur dalam tanah untuk memotong aliran air yang masuk. Sistem ini

akan menjaga kadar air yang seragam pada daerah yang dilindungi

untuk waktu jangka panjang. Pelindung vertikal dipasang sampai

kedalaman yang lebih atau sama dengan kedalaman tanah ekspansif

yang kadar airnya berubah secara berkala.

Pendekatan lain yang dapat dilakukan adalah pemberian prabeban

(surcharge load) di atas tanah ekspansif untuk mengontrol pergerakan

tanah. Bila swelling pressure (tekanan akibat pengembangan tanah) dari

tanah ekspansif sudah diketahui, besarnya pemberian prabeban dapat

dihitung.

3. Stabilisasi Kimiawi

Stabilisasi kimiawi dengan menambahkan bahan kimia tertentu sehingga

terjadi reaksi kimia. Bahan yang biasanya digunakan antara lain portland

cement, kapurtohor dan bahan kimia lainya. Stabilisasi ini dilakukan

dengan dua cara yaitu mencampur tanah dengan bahan kimia kemudian

diaduk dan dipadatkan, cara kedua adalah memasukan bahan kimia

kedalam tanah (grouting).

TABEL 6. Kriteria Pemilihan Bahan Pengikat

a. Stabilisasi Tanah Dengan Kapur

Stabilisasi tanah dengan kapur telah banyak digunakan pada proyek-

proyek jalan dibanyak negara. Untuk hasil yang optimum kapur yang

digunakan biasanya antara 3% sampai dengan 7%. Thomson (1968)

menemukan bahwa dengan kadar kapur antara 5% sampai dengan 7%

akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar dari kadar kapur 3%. 

b. Stabilisasi Tanah Dengan Semen

Hasil yang didapat dengan stabilisasi tanah dengan semen hampir sama

stabilisasi tanah dengan kapur. Menurut Chen (1988) dengan

menambahkan semen pada tanah akan dapat meningkatkan shrinkage

limit dan shearstreng tanah.

c. Stabilisasi Tanah Dengan  Fly ash.

Flyash dapat juga dipergunakan sebagai stabilizing agents karena

apabila dicampur dengan tanah akan terjadi reaksi pozzolonic. Pada

tanah lunak kapur yang akan dicampur flyash dengan perbandingan satu

banding dua terbukti dapat meningkatkan daya dukung tanah.

III. PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Beberapa parameter umum dapat digunakan sebagai indikator tanah

ekspansif, antara lain :

a. Dari hasil laboratorium tanah, didapati : PI > 25 ;  LL > 40 ; dan SL < 11

b. Alluvium berwarna gelap, seperti hitam, biru, atau coklat tua (kadang-

kadang ada bintik-bintik putihnya).

c. Sangat peka terhadap perubahan kadar air (potensi retak dan

mengembang).

2. Secara umum, sifat-sifat yang menonjol dari tanah ekspansif, adalah :

a. Berdaya dukung sangat rendah pada kondisi basah.

b. Kembang susutnya sangat tinggi, sehingga berakibat sangat buruk

bilamana mengalami perubahan kadar air (timbul retak-retak pada

kondisi kering dan mengembang pada kondisi basah).