PERBAIKAN TANAH DASAR KONSTRUKSI JALAN DENGAN MENGGUNAKAN PERKUATAN GEOTEKSTIL

Transkripsi

1 Konferensi Nasional Teknik Sipil 12 Batam, September 2018 PERBAIKAN TANAH DASAR KONSTRUKSI JALAN DENGAN MENGGUNAKAN PERKUATAN GEOTEKSTIL Irdhiani 1 dan Martini 2 1 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Jl. Soekarno Hatta KM. 9 Kampus Bumi Tadulako Tondo irdhiani.nn@gmail.com 2 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Jl. Soekarno Hatta KM. 9 Kampus Bumi Tadulako Tondo martini_geotech@yahoo.com ABSTRAK Jalan Trans Sulawesi yang menghubungkan desa Kolaka Wawopada Kecamatan Mori Atas Kabupaten Morowali Utara Sulawesi Tengah yang merupakan jalan satu-satunya yang menghubungkan Kabupaten Poso dengan Kabupaten Morowali Utara sering menglami kerusakan walaupun telah beberapa kali dilakukan perbaikan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan daya dukung tanah dasar dengan menggunakan perkuatan geotekstil UW-150 tipe woven melalui pengujian CBR. Perkuatan divariasikan terhadap kedalaman (U) dari permukaan tanah sebanyak 1 lembar perkuatan dengan 3 variasi letak kedalaman dan 2 lembar perkuatan dengan 4 variasi kedalaman dan spasi (s) antar perkuatan yaitu 1 cm. Sampel tanah diklasifikasikan A-7-5 (53) yaitu tanah lempung menurut AASHTO dan CH yaitu lempung plastisitas tinggi menurut Unified. Nilai CBR diperoleh 4,79% yang terendam dan 9,87% tanpa rendaman. Penggunaan 1 lembar perkuatan dan 2 lembar perkuatan untuk semua variasi letak kedalaman mengalami peningkatan nilai CBR yang memenuhi syarat sebagai tanah dasar untuk konstruksi jalan. Peningkatan nilai CBR yang paling besar untuk 1 lembar perkuatan yaitu pada letak kedalaman 6 cm dari permukaan tanah sebesar 8,74 pada CBR rendaman dan 17,76 pada CBR tanpa rendaman sedangkan untuk 2 lembar perkuatan yaitu pada letak kedalaman 4 cm dan 5 cm dari permukaan tanah sebesar 10,43% pada CBR rendaman dan 20,77% pada CBR tanpa rendaman. Kata kunci : Tanah Dasar (Subgrade), Geotekstil, CBR. 1. PENDAHULUAN Ruas jalan Desa Kolaka-Wawopada adalah merupakan bagian dari Jalan Trans Sulawesi yaitu satu-satunya ruas jalan yang menghubungkan antara Kabupaten Poso dengan Kabupaten Morowali Utara. Pada saat ini kondisi jalan sangat memprihatinkan keadaannya sehingga membutuhkan waktu yang cukup lama untuk melaluinya. Ruas jalan ini memiliki karakteristik struktur tanah yang berbeda dengan yang lainnya, sehingga perencanaan pembangunannya membutuhkan kajian yang mendalam. Ruas jalan ini sering mengalami kerusakan berupa jalan yang berlubanglubang tidak merata, meskipun sudah berulang kali ditangani dengan biaya yang sangat besar. Hal ini disebabkan karena kondisi tanahnya yang kurang baik dan selalu ada gerakan/pergeseran tanah menyebabkan jalan rentan retak dan rusak, apalagi bila sering dilalui kendaraan dengan muatan berat. Salah satu cara untuk memperbaiki jalan tersebut yaitu dengan perbaikan daya dukung tanah yang dilakukan dengan cara meningkatkan nilai CBR pada tanah dasar dengan menggunakan perkuatan geotekstil. Geotekstil merupakan suatu bahan geosintetik yang berupa lembaran serat sintetis tenunan dan tambahan bahan anti ultraviolet. Geotekstil ini mempunyai berat sendiri yang relatif ringan dan dapat diabaikan, akan tetapi mempunyai kekuatan tarik yang cukup besar untuk menerima beban diatasnya. Keunikan utama geotekstil adalah konsistensi kualitas sebagai produk industri permanen dan sangat kompetitif dalam harganya, namun relatif mudah dan murah penerapannya untuk perkuatan tanah dasar, serta hasil akhir yang memiliki kelebihan antara lain : Menjaga penurunan tanah dasar yang lebih seragam, meningkatkan kekuatan tanah dasar dan memperpanjang umur sistem, mengurangi ketebalan agregat yang dibutuhkan untuk menstabilkan tanah dasar. Geotekstil yang digunakan sebagai perkuatan tanah dasar pada penelitian ini yaitu jenis woven. GT - 77

2 GT TINJAUAN PUSTAKA Stabilitas tanah dasar Stabilisasi tanah dilakukam untuk memperbaiki mutu tanah yang kurang baik sehingga dapat memenuhi kebutuhan perencanaan yang diinginkan. Menurut Bowles (1986), cara untuk melakukan stabisasi dapat terdiri dari salah satu tindakan sebagai berikut : 1. Menambah kerapatan tanah 2. Menambah material yang tidak aktif sehingga mempertinggi kohesi atau tahanan geser 3. Menambah material untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan fisik dari material tanah 4. Menurunkan muka air tanah 5. Mengganti tanah-tanah yang buruk. Sistem klasifikasi tanah Sistem klasifikasi USCS (Unified Soil Classification System) Pada Sistem Unifed, tanah diklasifikasikan kedalam tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika kurang dari 50% lolos saringan nomor 200, dan sebagai tanah berbutir halus (lanau/lempung) jika lebih dari dari 50% lolos saringan 200. Sistem Klasifikasi AASHTO (American Association Of State Highway and Transporting Official) Sistem klasifikasi AASHTO (American Association Of State Highway and Transporting Official) berguna untuk menentukan kualitas tanah dalam perancangan timbunan jalan, subbase dan subgrade. Tanah granuler diklasifikasikan ke dalam A-1 sampai A-3. Tanah A-1 merupakan tanah bergradasi baik, sedang A-3 adalah pasir bersih bergradasi buruk. Tanah A-2 termasuk tanah granuler (kurang dari 35% lolos saringan no. 200), tapi masih mengandung lanau dan lempung. Tanah berbutir halus diklasifikasikan dari A-4 sampai A-7, yaitu tanah lempunglanau. Beda keduanya didasarkan pada batas-batas Atterberg. Aktivitas Aktivitas dari tanah lempung digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasikan kemampuan mengembang. Skempton (1953) dalam Das (1998) menyelidiki indeks plastisitas (IP) suatu tanah bertambah sesuai dengan bertambahnya persentase lempung yang dikandung oleh tanah. Nilai aktivitas didefinisikan oleh Skempton sebagai berikut : Pemadatan IP A (1) (% berat fraksi berukuran 0,02) Pemadatan merupakan proses dimana tanah yang terdiri dari butiran tanah, air, dan udara diberi energi mekanik seperti penggilasan (rolling) dan pergetaran (vibrating) sehingga volume tanah akan berkurang dengan mengeluarkan udara pada pori-pori tanah. Untuk pemadatan di lapangan dapat dilakukan dengan berbagai macam cara salah satunya dengan cara menggilas. Sedangkan untuk pemadatan di laboratorium dapat dilakukan dengan cara, yaitu Standart Compaction Test dan Modified Compaction Test. Dalam pemadatan tanah, ada 3 (tiga) faktor yang mempengaruhi pemadatan yaitu : 1. Kadar air 2. Jenis tanah (gradasi, kohesif atau tidak kohesif, ukuran partikel dan sebagainya) 3. Usaha pemadatan (energi pemadatan) California Bearing Ratio (CBR) Metoda yang mula-mula diciptakan oleh O.J. Porter, yang kemudian dikembangkan oleh California State Highway Departement dan dimodifikasi oleh corps insyinyur-insyinyur Amerika Serikat (U.S. Army Corps of Engineers). CBR itu sendiri merupakan suatu perbandingan beban percobaan (test load) dengan beban standar (standard load) dan dinyatakan dalam persentase (Soedarmo dan Purnomo, 1993).

3 GT - 79 Pv CBR.100% (2) Ps dengan : Pr = Beban Percobaan. Ps = Beban Standar dengan P 1 dan P 2 adalah pembacaan dial beban. Geotekstil P1 CBR 0,1".100% (3) 3000 P2 CBR 0,2".100% (4) 4500 Geotekstil merupakan material lolos air dari anyaman (woven) atau tanpa anyaman (non woven) yang terbuat dari benang-benang atau serat-serat sintetik seperti : polypropylene, polyester, polyethylene, nylon, polyvinyl chloride dan campuran dari bahan tersebut yang digunakan dalam tanah. Seluruh bahan ini adalah thermoplastic. (Hardiyatmo, 2013). Geotekstil yang digunakan pada penelitian ini adalah tipe geotektil UW-150 tipe woven dengan tebal 0,5 mm, berat 150 gr/cm2 dan kuat tarik 35 kn/m. 3. METODOLOGI PENELITIAN Jenis dan tahap penelitian Jenis penelitian ini adalah penelitian eksprimental dan tahapan penelitian dapat dilihat pada gambar 1 berikut ini : Gambar 1. Bagan Alir Penelitian

4 GT - 80 Pemadatan dan pemasangan geotekstil Perletakan perkuatan pada pengujian CBR dapat dilihat pada gambar 2 berikut : Gambar 2. Variasi perletakan dengan menggunakan perkuatan geotekstil Pengujian CBR dilakukan dengan variasi kedalaman untuk 1 lembar perkuatan geotekstil yaitu pada jarak 2 cm, 4 cm, dan 6 cm dari permukaan dan untuk 2 lembar geotekstil yaitu pada jarak 1 dan 2 cm, 2 dan 3 cm, 3 dan 4 cm, serta 4 dan 5 cm dari permukaan. Pada kondisi yang menggunakan perkuatan 1 (satu) lembar geotekstil, posisi lembar geotekstil diletakkan di atas tanah yang telah selesai dilakukan penumbukkan pada setiap kedalaman 2 cm, 4 cm dan 6 cm dari permukaan tanah. Sedangkan untuk perkuatan 2 (dua) lembar geotekstil, posisi lembar geotekstil diletakkan berturut-turut pada setiap kedalaman 1 dan 2 cm, 2 dan 3 cm, 3 dan 4 cm, serta 4 dan 5 cm. Untuk mengontrol tinggi per lapisan akibat pengaruh penurunan oleh tanah gembur tumbukan, maka perlu ditambahkan tanah sebanyak 1 cm hingga 2 cm per lapisan. Untuk lapisan yang terakhir dipasang leher penyambung dan tanah yang tingginya lebih diratakan dengan spatula. Kemudian sampel akan diuji pembebanan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat fisik Hasil pengujian gradasi butiran diperoleh persentase pasir 3,14%, lanau 40,99%, lempung 55,87 dan lolos saringan no.200 sebanyak 96,87% sehingga diklasifikasikan sebagai tanah berbutir halus baik AASHTO maupun USCS. Nilai batas-batas Atterberg diperoleh batas cair (LL) 80,16%, batas plastis (PL) 35,72% sehingga diperoleh indeks plastisitas (IP) 44,44%. Berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah diklasifikasikan sebagai A-7-5 (53) dan berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah diklasifikasikan sebagai CH. Nilai aktivitas merupakan kemiringan dari garis yang menyatakan hubungan antara IP dan persen butiran yang lolos ayakan 2µ. Sampel tanah ini memiliki nilai aktivitas (A) sebesar 0,80 sehingga mineral lempung yang terkandung dalam sampel tanah adalah Illite. Pemadatan Pengujian pemadatan menggunakan metode pemadatan modifikasi dengan berat isi kering maksimum yang diperoleh 1,54 gr/cm2 dan kadar air optumum 20,80%. Hasil pengujian pemdatan ini digunakan sebagai dasar dalam pencampuran air dan tanah untuk pengujian CBR yaitu dengan menggunakan kadar air optimum.

5 GT - 81 Kadar air sangat berpengaruh pada proses pemadatan karena suatu tanah akan mengalami pemadatan maksimum jika kadar air yang diberikan pada sampel tanah tersebut cukup sehingga dapat memperbaiki sifat-sifat teknis tanah yaitu ditandai dengan meningkatnya berat isi kering, tetapi jika kadar airnya kurang atau kadar airnya berlebihan dari kadar air optimum, maka akan menurunkan stabilitas tanah tersebut. CBR laboratorium Pengujian CBR dilakukan pada sampel tanah tanpa perkuatan geotekstil dan dengan menggunakan perkuatan geotekstil dengan memvariasikan kedalaman letaknya. Variasi kedalaman geotekstil menggunakan 1 lembar perkuatan dengan 3 variasi jarak yaitu 2 cm, 4 cm dan 6 cm dari permukaan tanah dan untuk 2 lembar geotekstil dengan 4 variasi kedalaman dan spasi (s) antar perkuatan yaitu 1 cm yaitu pada jarak 1 dan 2 cm, 2 dan 3 cm, 3 dan 4 cm, serta 4 dan 5 cm dari permukaan. Hasil pengujian CBR tanpa perkuatan dan yang menggunakan perkuatan baik untuk kondisi tanpa rendaman maupun kondisi rendaman dengan variasi kedalaman dan jumlah perkuatan, dapat dilihat pada tabel 1 dan gambar 3 berikut : Tabel 1. Hasil pengujian CBR Rendaman dan CBR Tanpa Rendaman Jumlah Jarak perkuatan geotekstil Nilai rata-rata CBR penetrasi 0,2 inch (%) perkuatan dari permukaan CBR tanpa rendaman CBR rendaman 0 Tanpa perkuatan 9,868 4,793 2 cm 16,729 7, cm 17,011 8,459 6 cm 17,763 8,741 1 cm dan 2 cm 18,515 9, cm dan 3 cm 19,267 9,942 3 cm dan 4 cm 19,831 9,868 4 cm dan 5 cm 20,771 10,432 Tabel 1 memperlihatkan perbedaan nilai CBR tanpa perkuatan dan yang menggunakan perkuatan dengan variasi kedalaman dan jumlah perkuatan baik pada kondisi terendam maupun tak terendam. Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai CBR tanpa perkuatan untuk kondisi tanpa rendaman yaitu 9,87%, telah memenuhi nilai standar CBR untuk digunakan sebagai subgrade tetapi untuk kondisi terendam. nilai CBRnya menurun yaitu menjadi 4,79% sehingga tidak memenuhi nilai standar minimum nilai CBR untuk digunakan sebagai subgrade yaitu 6%. Hal ini menunjukkan bahwa tanah tersebut memgandung tanah lempung yang daya dukungnya dipengaruhi oleh air. Gambar 3. : Grafik perbandingan nilai CBR Rendaman dan Tanpa Rendaman Gambar 3 memperlihatkan bahwa penambahan perkuatan geotekstil pada semua variasi kedalaman dan jumlah perkuatan baik untuk kondisi tidak terendam maupun kondisi terendam mengalami peningkatan. Peningkatan nilai CBR sangat siginfikan terhadap penambahan perkuatan geotekstil untuk semua variasi kedalaman dan jumlah perkuatan Untuk pengujian CBR yang menggunakan perkuatan, baik pada kondisi terendam maupun tak rendaman, semuanya bisa digunakan sebagai subgrade karena telah melebihi nilai CBR minimum yaitu 6%.

6 GT - 82 Nilai CBR rata-rata yang terendah rendah terdapat pada penggunaan 1 lembar perkuatan geotekstil dengan jarak 2 cm dari permukaan. Hal ini disebabkan karena posisi lembar perkuatan berada dekat dengan permukaan tanah. Letak perkuatan yang dekat dengan permukaan tanah cenderung memberikan pengaruh terhadap tekanan dibandingkan dengan tanah di atas perkuatan tersebut sehingga belum memberikan daya dukung yang optimal. Nilai CBR rata-rata yang tinggi terdapat pada penggunaan 2 lembar geoteksil dengan jarak 4 cm dan 5 cm dari permukaan. Hal ini disebabkan karena volume/jumlah tanah yang berada di atas perkuatan tersebut menghasilkan gesekan yang lebih besar sehingga tanah yang berada di bawah lapisan perkuatan relatif lebih padat sehingga menyebabkan nilai CBR makin tinggi. Semakin banyak perkuatan yang digunakan maka semakin baik pula nilai CBR yang didapatkan. Untuk penggunaan 1 lembar geotekstil, perletakan yang paling efektif terletak pada jarak 6 cm dari permukaan dengan nilai CBR rata-rata 8,741% dan untuk penggunaan 2 lembar geotekstil yang paling efektif penempatan perkuatan geotekstil terletak pada jarak 4 cm dan 5 cm dari permukaan dan memiliki nilai CBR rata-rata yang paling besar dari variasi lainnya yaitu 10,432%. Swelling Pengujian CBR kondisi terendam tanpa perkuatan menghasilkan nilai pengembangan yang lebih besar dari pengujian CBR menggunakan perkuatan. Untuk pengembangan (swelling) pada pengujian tanpa perkuatan dan dengan mengunakan perkuatan dengan variasi kedalaman dan jumlah perkuatan dapat dilihat pada tabel 2. Untuk mengetahui nilai swelling dapat dihitung sebagai berikut : Swell (%) Pdh1 pdh2 x 0,001 x100 (5) H Dengan : Pdh1 = Pembacaan dial hari pertama, Pdh2 = Pembacaan dial hari berikutnya, H = Tinggi Cetakan Nilai pengembangan pada pengujian tanpa perkuatan tersebut sangat besar dikarenakan tanah lempung memiliki sifat kembang-susut yang besar apalagi jika kondisinya jenuh air. Tabel 2. Nilai Pengembangan pada CBR Jumlah Jarak perkuatan geotekstil Nilai rata-rata pengembangan (swelling) (%) perkuatan dari permukaan Hari awal Hari ke-1 Hari ke-2 Hari ke-3 Hari ke-4 0 Tanpa perkuatan 0 1,665 1,752 1,770 1,770 2 cm 0 1,096 1,326 1,343 1, cm 0 1,117 1,135 1,135 1,135 6 cm 0 0,988 1,016 1,016 1,016 1 cm dan 2 cm 0 1,185 1,247 1,263 1, cm dan 3 cm 0 1,204 1,217 1,230 1,230 3 cm dan 4 cm 0 0,947 1,123 1,123 1,123 4 cm dan 5 cm 0 0,909 1,017 1,022 1,022 Gambar 4. Grafik hubungan swelling dan hari perendaman dengan 1 perkuatan

7 GT - 83 Nilai pengembangan untuk 1 lembar perkuatan dapat dilihat pada gambar 4. Pada gambar tersebut, memperlihatkan pengembangan pada percobaan variasi 1 dengan jarak 2 cm dari permukaan masih sangat besar, hal ini dapat terjadi karena posisi lembar perkuatan berada dekat dengan permukaan tanah. Letak perkuatan yang dekat dengan permukaan tanah cenderung memberikan pengaruh tekanan dibandingkan di atas perkuatan tanah tersebut sehingga perkuatan terhadap swelling belum optimal sedangkan pengujian pada variasi 3, nilai pengembangan sudah relatif lebih kecil, hal ini terjadi karena letak perkuatan geotekstil dengan kedalaman 6 cm dari permukaan tanah merupakan perletakan terbaik karena volume/jumlah tanah yang berada di atas perkuatan tersebut menghasilkan gesekan yang lebih besar sehingga tanah yang berada di bawah lapisan perkuatan relatif lebih padat. Pada gambar 5 diperlihatkan pengembangan pada percobaan variasi 4 dengan jarak 1 cm dan 2 cm dari permukaan masih sangat besar, hal ini dapat terjadi karena posisi lembar perkuatan berada dekat dengan permukaan tanah sedangkan pengujian pada variasi 7, nilai pengembangan sudah relatif lebih kecil hal terjadi karena letak perkuatan geoteksil dengan kedalaman 4 cm dan 5 cm dari permukaan tanah merupakan perletakan terbaik karena volume/jumlah tanah yang berada di atas perkuatan tersebut menghasilkan gesekan yang lebih besar sehingga tanah yang berada di bawah lapisan perkuatan relatif lebih padat. 5. KESIMPULAN Gambar 5. Grafik hubungan swelling dan hari perendaman dengan 2 perkuatan Dari hasil penelitian ini beberapa hal yang dapat disimpulkan adalah sebagai berikut : 1. Nilai CBR laboratorium tanpa perkuatan untuk kondisi tak terendam menghasilkan nilai CBR sebesar 9,868% dan pada pada kondisi terendam nilai CBR sebesar 4,793%, kurang dari CBR minimum untuk subgrade yaitu 6%. 2. Nilai CBR laboratorium yang terbesar untuk 1 lembar perkuatan geotekstil berada pada jarak 6 cm dari permukaan tanah sebesar 8,741% untuk kondisi terendam dan 17,763% untuk kondisi tak terendam dan untuk 2 lembar perkuatan geotekstil berada pada jarak 4 cm dan 5 cm dari permukaan tanah dengan nilai CBR sebesar 10,432% untuk kondisi terendam dan 20,771% untuk kondisi tak terendam. Pengujian CBR dengan menggunakan 1 perkuatan dan 2 perkuatan geotekstil semuanya bisa digunakan sebagai subgrade karena telah melebihi nilai CBR minimum yaitu 6%, namun yang efisien digunakan sebagai perkuatan cukup dengan perkuatan 1 lembar geotekstil. 3. Letak perkuatan geotekstil sangat berpengaruh terhadap nilai CBR. Perkuatan yang dekat dengan permukaan tanah belum menghasilkan nilai CBR yang maksimal. Hal ini disebabkan karena volume tanah yang berada di atas perkuatan tersebut masih kurang sehingga belum memberikan daya dukung yang optimal. 6. SARAN Dari hasil penelitian disarankan beberapa hal sebagai berikut : 1. Penelitian ini masih memiliki kelemahan, sebaiknya penggunaan perkuatan geotekstil dalam penelitian ini digunakan sebagai proteksi/pelindung dari muka air tanah.

8 GT Penelitian ini menggunakan skala laboratorium. Jadi perlu dilakukan pengujian dengan skala penuh lapangan secara langsung. DAFTAR PUSTAKA Bowles, Joseph E Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Edisi Kedua. Trans. Johan K Hainim. Erlangga, Jakarta Das, B. M Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekaysa Geoteknik). Jilid I. Terjemahan oleh Ir. Noor Endah Mochtar M. Sc. Ph. D & Ir. Indrasurya B. Mochtar M. Sc. Ph., Surabaya Hardiyatmo, H. C 2012, Mekanika Tanah I. Edisi ke Enam. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Hardiyatmo, H. C 2013, Geosintetik untuk Rekayasa Jalan Raya (Aplikasi dan Perancangan). Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Naeini, S. A. dan Ziaie Moayed, R Effect of Plasticity Index and Reinforcement on the CBR Value of Soft Clay. Civil Engineering Department Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran. Soedarmo, G. D. dan Purnomo, S. J Mekanika tanah I, Kanisus. Malang Standar Nasional Indonesia Metode Pengujian CBR Laboratorium. SNI Pusjatan Balitbang PU. Jakarta