PENINGKATAN NILAI KUAT TEKAN TANAH GAMBUT AKIBAT PRELOADING Aazokhi Waruwu 1) Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan, Jalan Gedung Arca No. 52, Telp (061) 7363771, Fax (061) 7347954, Medan, 20217, Indonesia, 1) Korespondensi, HP : 081362098080, e-mail : azokhiw@yahoo.com ABSTRAK Tujuan dari metode pra-pembebanan (preloading) adalah mempercepat proses penurunan yang diharapkan serta meningkatkan daya dukung tanah. Kemudian dilanjutkan dengan pengujian kuat tekan bebas pada sampel undisturbed dan disturbed, kemudian tanah gambut diberi beban awal (preloading) sebesar 10 kpa dan 20 kpa pada jangka waktu pemeraman selama 1 sampai 2 hari, setelah itu dilakukan pengujian kuat tekan bebas dengan menggunakan alat unconfined commpression test. Setelah dilakukan penelitian tanah gambut Bagan Siapiapi Kabupaten Rokan Hilir Provinsi Riau dapat diklasifikasikan sebagai tanah gambut dengan kadar abu rendah ( low ash peat ) berkisar 6,28 %. diperoleh kadar serat diantara 33% - 67% (ASTM D 4427-84 1989) diklasifikasikan sebagai tanah gambut (Hemic Pead) berkadar organik tinggi, nilai kadar air optimum sebesar 623,33 % dan berat isi kering 0,160 gr/cm 3. Nilai kuat tekan bebas didapatkan untuk sampel Distrubed sebesar 0.0837 (kg/cm 2 ), Undistrubed sebesar 0.0872, Preloading 10 kpa 1 hari menghasilkan nilai sebesar 0.1055 (kg/cm 2 ), Preloading 20 kpa 1 hari menghasilkan nilai sebesar 0.1343 (kg/cm 2 ), Preloading 10 kpa 2 hari menghasilkan nilai sebesar 0.1191 (kg/cm 2 ), Preloading 20 kpa dengan masa tekanan 2 hari yaitu sebesar 0.1381 (kg/cm 2 ). Beban awal berpotensi meningkatkan nilai daya dukung tanah gambut dengan waktu yang relatif lebih lama. Kata Kunci : preloading, gambut, kuat tekan bebas. A. PENDAHULUAN Lahan gambut di Indonesia tergolong cukup luas tersebar di beberapa daerah di antaranya wilayah Sumatra yang sebagian besar berada di pantai sebelah timur, Kalimantan Barat, Kalimantan Tengah, Kalimantan Selatan, Sulawesi dan Irian Jaya. Khusus di wilayah Sumatra sebagian berada di daerah Sumatera Utara. Lokasi tanah gambut di Sumatera Utara juga masih tergolong cukup luas tersebar seperti di Dolok Sanggul, Sibolga, Tapanuli Selatan, Labuhan Batu, Tanjung Balai dan beberapa lokasi lainnya. Beberapa penelitian tanah gambut pada beberapa tahun terakhir di antarnya Nugroho (2011) meneliti tentang studi daya dukung pondasi pada tanah gambut, Hermaan et. al. (2009) mengkaji sifat geoteknik lapisan gambut untuk pondasi, Adha (2009) mencari pengaruh abu barubara pada tanah gambut terhadap daya dukung, Ilyas et. al. (2008), studi kekuatan gambut yang distabilisasi dengan semen. Hermawan et. al. (2009), menyatakan bahwa metoda perbaikan tanah gambut yang selalu dilakukan adalah dengan metoda preloading dan memasukan material tanah yang bagus seperti pasir ke dalam lapisan endapan gambut sehingga membentuk kolom-kolom pasir. Beban preloading diletakan secara bertahap mengingat daya dukung lapisan gambut yang sangat rendah. 12
Hasil penelitian Kalantari Behzad dan Huat Bujang B. K. (2010), menunjukkan bahwa nilainilai kuat tekan bebas, akibat penambahan semen dan fiber mengalami peningkatan setelah diperam beberapa hari. Penelitian Sing, et.al. (2008), Hubungan antara kuat tekan bebas dan regangan vertikal tanah gambut dengan menambahkan natrium klorida 4%. Pradip D. Jadhao and P. B. Nagarnaik (2008), melakukan penelitian penambahan abu batu bara pada tanah. Hasil menunjukan kegagalan pada tegangan arah aksial tercapai pada rengangan aksial 2.3 %, 2.80 % dan 3.4 %, masing-masing abu batu bara dengan tanah. Pada kondisi tanah lunak yang mudah mampat dan tebal seperti tanah gambut, diperlukan pembebanan sebelum pembangunan permanennya dilaksanakan. Cara ini disebut pemberian beban awal (preloading), maksud dari preloading adalah untuk meniadakan atau mereduksi penurunan konsolidasi primer, yaitu dengan membebani tanah lebih dulu sebelum pelaksanaan bangunannya. Keuntungan dari preloading, kecuali mengurangi penurunan, juga meningkatkan daya dukung tanahnya. Parameter daya dukung dapat diketahui dari kuat tekan melalui pengujian kuat tekan bebas. Berdasarkan uraian ini, maka dilakukan penelitian tentang pemberian beban awal pada tanah gambut untuk mengetahui seberapa besar peningkatan daya dukung tanah yang terjadi akibat pembebanan awal yang diberikan. B. METODE PENELITIAN Tanah gambut pada penelitian ini diambil dari daerah Bagansiapiapi Kelurahan Bagan Jawa Kabupaten Rokan Hilir Provinsi Riau. Sampel yang diambil adalh sampel tidak terganggu dengan pengujian bor tangan. Cara melakukan pembebanan awal (preloading) pada penelitian ini yaitu tabung dan pipa paralon ditegakkan secara vertikal lalu sediakan alat penegak agar tabung dan pipa paralon tidak bergerak selama pembebanan awal berlangsung, kemudian masukkan beban (Terbuat dari besi berukuran 3 inchi dengan masing-masing pembebanan sebesar 10 kpa dan 20 kpa) kedalam tabung dan pipa paralon tunggu pembebanan sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Tujuan percobaan ini adalah untuk meniadakan atau mereduksi penurunan konsolidasi primer, yaitu dengan membebani tanah lebih dulu sebelum pelaksanaan bangunannya. Pada penelitian ini tanah gambut diberi pembebanan awal sebesar 10 kpa dan 20 kpa dalam jangka waktu pemeraman selama 1 sampai 2 hari. Pengujian untuk kuat tekan bebas (unconfined compression test) terhadap sampel diberi pembebanan awal pada tanah gambut yaitu hanya menggunakan sampel tanah undisturbed. Pada pengujian pembebanan awal pertama, siapkan tanah gambut di dalam tabung dan pipa paralon lalu tegakkan dengan posisi horizontal masukkan beban sebesar 10 kpa kedalam tabung kemudian bebani sampel tanah dengan jangka waktu pertama 1 hari kemudian lakukan percobaan yang sama dengan jangka waktu kedua selama 2 hari. Pada pembebana kedua, yaitu pada pembebanan dengan memakai beban 20 kpa cara pengujiannya sama dengan pembebanan yang pertama namun besar pembebananya yang berbeda. 13
Lalu sampel dilakukan pengujian terhadap kuat tekan bebas, dimana prosedur pelaksanaanya sama seperti prosedur pelaksanaan yang dilakukan terhadap sampel undisturbed dan disturbed. Prosedur percobaan kuat tekan bebas (unconfined compression test) pada tanah gambut dilakukan dengan 2 sampel pada setiap pengujian. Ada 3 pengujian terhadap kuat tekan bebas (unconfined compression test) yaitu : 1. Pengujian kuat tekan bebas terhadap sampel tidak terganggu (undisturbed) 2. Pengujian kuat tekan bebas terhadap sampel terganggu (disturbed) 3. Pengujian kuat tekan bebas terhadap sampel setelah diberi pembebanan awal. C. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Kadar Air Akibat Pembebanan Awal (Preloading) Gambar 1. Memperlihatkan perilaku tanah gambut yang diberi pembebanan awal sebesar 10 kpa dan 20 kpa memberikan dampak yang signifikan terhadap pengurangan kadar air, semakin besar beban awal dan semakin lama waktu yang diberikan maka semakin mengurangi kadar air tanah gambut. Gambar 1. Kurva pengaruh besar dan lama beban awal terhadap kadar air 2. Nilai Berat Volume Kering Akibat Pembebanan Awal (Preloading) 14
Sejalan dengan peningkatan beban awal yang diberikan, kepadatan tanah gambut semakin mmeingkat, hal ini dapat dilihat dari berat volume kering yang semakin meningkat pada beban awal selama 2 (dua) hari. Hal yang sama untuk besarnya beban awal yang diberikan untuk beban awal 20 kpa jauh lebih baik dibandingkan dengan beban awal 10 kpa (Gambar 2). Gambar 2. Kurva pengaruh besar dan lama beban awal terhadap berat volume kering. 3. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined compression test) Hasil pengujian kuat tekan bebas didapat hasil pengujian kuat tekan bebas pada tanah gambut Bagansiapiapi Kabupaten Rokan Hilir Provinsi Riau dan hubungan yang terjadi yaitu hubungan antara tegangan dan regangan, hubungan kuat tekan bebas dan beban awal. Hasil penggabungan grafik antara tegangan (kg/cm 2 ) dan regangan (%) dari sempel tanah gambut Undistrubed, distrubed, Preloading jangaka waktu 1 hari, Prelading jangka waktu 2 hari dengan beban awal yang diterima 10 dan 20 kpa, dapat dilihat pada Gambar 3, nilai tegangan tertinggi ada dapat dari pengujian Preloading 20 kpa dengan masa tekanan 2 hari yaitu sebesar 0.1381 (kg/cm 2 ), hal ini disebabkan, pada kebanyakan bahan teknik terdapat hubungan antara tegangan dan regangan untuk setiap peningkatan tegangan terjadi peningkatan regangan yang sebanding sebelum batas tegangan dicapai. Jika tegangan mencapai nilai batas, hubungan regangan tidak lagi proporsional dengan tegangan. Tegangan-regangan bergantung pada sifat tanah bila diberi beban, artinya dalam hitungan tegangan didalam tanah, tanah dianggap bersifat homogen, elastis, isotropis dan terdapat hubungan linier antara tegangan dan regangan. Pada masing-masing sampel memiliki nilai regangan yaitu distrubed sebesar 0.0837 (kg/cm 2 ), Undistrubed sebesar 0.0872, Preloading 10 kpa 1 hari menghasilkan nilai sebesar 0.1055 (kg/cm 2 ), Preloading 20 kpa 1 hari menghasilkan nilai sebesar 0.1343 (kg/cm 2 ), Preloading 10 kpa 2 hari menghasilkan nilai sebesar 0.1191 (kg/cm 2 ). 15
Gambar 3. Kurva pengaruh tegangan dan regangan. Hasil pengujian di laboratorium didapat data-data hasil dari pengujian kuat tekan bebas, seperti terlihat pada Gambar 4 hasil Pengujian Kuat Tekan Pada Sampel Undisturbed, Disturbed, Preloading 10 kpa pada jangka waktu 1 hari dan 2 hari, Preloading 20 kpa pada jangka waktu 1 hari dan 2 hari. Gambar 4. Kurva gabungan pengujian kuat tekan bebas rata-rata. 16
Hasil pengujian terhadap kuat tekan bebas tanah gambut Bagan Siapiapi Kecamatan Rokan Hilir Provinsi Riau, menunjukkan nilai untuk undisturbed sebesar 0.0889 kg/cm 2 dan regangan saat keruntuhan 10.0 % dan 9 %, disturbed sebesar 0.0875 kg/cm 2, regangan saat keruntuhan 9.0 % dan 11.0 %, preloading 10 kpa dalam jangka waktu 1 hari sebesar 0.0931, regangan saat keruntuhan 10.0 % dan 9.0 %, preloading 10 kpa dalam jangka waktu 2 hari sebesar 0.1237, regangan saat keruntuhan 9.0 % dan 10.5 %, preloading 20 Kpa dalam jangka waktu 1 hari sebesar 0.1106, regangan saat keruntuhan 8.0 % dan 10.5 %, preloading 20 kpa dalam jangka waktu 2 hari sebesar 0.1372, regangan saat keruntuhan 8.0 % dan 10.0 %. 4. Pengaruh Beban Awal (Preloading) Terhadap Nilai Kuat Tekan Bebas Gambar 5 memperlihatkan, preloading dengan lama pembebanan 1 hari memberikan nilai yang konstan disetiap pembebanan yang diberikan, namun pada lama pembebanan 2 hari menunjukkan grafik nilai optimum terhadap pembebanan 10 kpa dan pembebanan 20 kpa mengalami penurunan nilai, hal ini terjadi akibat tegangan yang terjadi dalam massa tanah yang disebabkan oleh beban awal yang bekerja di permukaan dan apabila tegangan yang berasal dari permukaan tanah berkurang bila kedalaman tanah bertambah. Sebaliknya, tegangan yang berasal dari beban yang diberikan akan bertambah bila kedalamanya bertambah. Gambar 5. Kurva pengaruh kuat tekan bebas dan beban awal. D. KESIMPULAN Dari studi penelitian serta analisa yang telah dilakukan, ada beberapa kesimpulan antara lain : 1. Dari hasil pengujian didapat bahwa terdapat perubahan kompresibilitas tanah akibat pemberian preloading tersebut. Hal ini dapat terlihat dari perilaku pemampatan yang terjadi, perubahan 17
tekanan air pori, regangan vertikal, perubahan volume dan nilai kuat tekan. Hal ini menunjukkan bahwa metode pemberian pembebanan awal (preloading) memberikan keuntungan dalam mengantisipasi penurunan yang terjadi pada tanah. 2. Tanah gambut Bagan Siapiapi Kabupaten Rokan Hilir Provinsi Riau dengan nilai kuat tekan bebas q u sampel Undistrubed sebesar 0.0872 (kg/cm 2 ), mengalami peningkatan sebesar 0.1055 (kg/cm 2 ) dengan Preloading 10 kpa 1 hari dan 0.1191 (kg/cm 2 ) untuk Preloading 10 kpa 2 hari. Sedangkan Preloading 20 kpa 1 hari menghasilkan nilai q u sebesar 0.1343 (kg/cm 2 ) dan Preloading 20 kpa 2 hari sebesar 0.1381 (kg/cm 2 ). Beban awal berpotensi meningkatkan nilai daya dukung tanah gambut dengan waktu yang relatif lebih lama. DAFTAR PUSTAKA Agus F. Dan Subikas IGM, 2008, Lahan Gambut : Potensi untuk Pertanian dan Aspek Lingkungan, Balai Penelitian Tanah dan ICRAF, Bogor. Handayani S., (2007), Pengujian Sifat Mekanik Bambu (Metode Pengawetan dengan Boraks), Jurnal Teknik Sipil & Perencanaan, No. 1 Vol. 9 : 43-53. Hermawan, et. al. (2009), Kajian Geoteknik Lapisan Gambut untuk Fondasi Konstruksi Bangunan, Buletin Geologi Tata Lingkungan, Vol. 19 No. 2 : 97-106. Huat Bujang B. K., et al. (2011), A study of the compressibility behavior of peat stabilized by DMM: Lab Model and FE analysis, Academic Journals, Vol. 6 (1), pp. 196-204 Ilyas, et.al, (2008), Studi Perilaku Kekuatan Tanah Gambut Kalimantan yang Di-Stabilisasi dengan Semen Portland, Jurnal Teknologi, Edisi No. 1 tahun XXI. Kazemian Sina dkk, (2011), A state of art review of peat: Geotechnical engineering perspective, International Journal of the Physical Sciences Vol. 6(8), pp. 1974-1981, 18 April, 2011. Nugroho S.A, 2011, Studi Daya Dukung Pondasi Dangkal pada Tanah Gambut dengan Kombinasi Geotekstil dan Grid Bambu, Jurnal Teknik Sipil Vol. 18 No. 1 : 13 40. Patmadjaja H., (2002), pemodelan pondasi dangkal dengan menggunakan tiga lapis geotekstil di atas tanah liat lunak, dimensi teknik sipil vol. 4, NO. 1 : 15 18. Simpen dkk (2012), Penerapan Teknik Gravitasi dalam Pengawetan Bambu untuk Meningkatkan Kualitas Bambu Pasca Penebangan, Udayana Mengabdi Volume 11 Nomor 1. Siswanto M.F, dkk, (2011), Pengaruh Pengawetan Bambu Wulung dengan Asap Cair Tempurung Kelapa Terhadap Mortalitas Rayap Kayu Kering, Dinamika Teknik Sipil, Vol. 11. No.2 : 151 154. Susanti R, D., (2012), Pengaruh Kadar Air Bambu Wulung pada Proses Pengawetan dengan Tekanan Udara, A.S.P Jurnal Vol. 1, No. 1 : 38-53. Waruwu A., 2011, Peningkatan Parameter Kuat Geser Tanah Gambut Akibat Pembebanan, Jurnal Juridikti, Vol 4, No. 1, : 40-51. Waruwu A., (2012a), The Compaction Potential in Increasing Compressive and Shear Strength at Peat Soil, Seminar Internasional Red Star : 251-259. Waruwu A., dkk (2012b), Tinjauan Karakteristik Konsolidasi Tanah Gambut Bagansiapi-api, Jurnal Rancang Sipil, Vol. 1, No. 1, Desember 2012 : 69 78. 18