03_1_2003

i

`

LAPORAN AKHIR

PENGEMBANGAN PANDUAN KONSTRUKSI JALAN DI ATAS TANAH EKSPANSIF

BANDUNG, DESEMBER 2003

D E P A R T E M E N P E R M U K I M A N D A N P R A S A R A N A W I L A Y A H BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PERMUKIMAN DAN PRASARANA WILAYAH PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PRASARANA TRANSPORTASI Jalan Raya Timur 264 Kotak Pos 2 Ujungberung, Telp. (022) 7802251 (Hunting) Fax. 7802726 Bandung (40294) e-mail:pusjal @ melsa.net.id

0 3 1 0 1 5 2 3 0 3

i

LAPORAN AKHIR

PENGEMBANGAN PANDUAN KONSTRUKSI JALAN DI ATAS TANAH EKSPANSIF

Bandung, Desember 2003

Disahkan : Pemimpin Bagian Proyek Pengembangan Teknologi Prasarana & Sarana Koordinator Kegiatan Litbang Bidang Jalan, Balai Geoteknik Jalan, Ketua Tim Studi, Lanalyawati, ST Dr. Ir. Hedy Rahadian, M.Sc. Drs. M. Suherman NIP: 110039587 NIP: 110043985 NIP: 110019881

Mengetahui : Kepala Pusat Litbang Prasarana Transportasi,

DR. Ir. M. Sjahdanulirwan, M.Sc. NIP: 110019271

0 3 1 0 1 5 2 3 0 3

ii

TIM PELAKSANA 1. Penanggung Jawab : Lanalyawati, ST

2. Pembimbing : DR. Ir. Hedy Rahadian, MSc

3. Ketua Tim : Drs. M. Suherman

4. Tenaga Ahli : Budi Satriyo, ST, MT

: Dea Pertiwi, ST

: Ir. Adyawati PTZ, MSc

: Irdam Buyung, BSc

: Ahmad Rusdi, BSc

5. Teknisi : Slamet Lukito

Deni Irawan

Tosin

iii

KATA PENGANTAR

Laporan akhir pengembangan pedoman Konstruksi Jalan di Atas Tanah Ekspansif disusun dalam rangka memenuhi tugas yang telah diberikan kepada tim geoteknik berdasarkan surat keputusan Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Transportasi SK No. 8 tanggal 13 Mei 2003.

Laporan ini dapat terwujud berkat kerjasama tim yang terdiri dari penanggung jawab, koordinator, ketua tim, tenaga ahli dan para teknisi. Dengan tersusunnya laporan dan konsep pedoman Konstruksi Jalan di Atas Tanah Ekspansif ini, diharapkan dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya bagi para praktisi, perencana, pelaksana maupun manajer proyek yang berkecimpung dalam bidang geoteknik.

Penyusun sangat berterimakasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya laporan ini dan khususnya kepada para penulis baik organisasi maupun individu yang telah memberi izin mengenai hasil karyanya yang berupa data, gambar dan tabel untuk digunakan dalam penyempurnaan laporan ini.

Disadari bahwa materi laporan dan pedoman ini masih memiliki kekurangan yang belum terungkap untuk dikemukakan, sehingga penyusun mohon maaf atas segala kekurangannya, baik cakupan materi maupun cara penyajiannya.

Tim Studi Geoteknik

iv

RINGKASAN EKSEKUTIF PENGEMBANGAN PANDUAN KONSTRUKSI JALAN

DI ATAS TANAH EKSPANSIF I. LATAR BELAKANG Kegagalan konstruksi yang terjadi pada tanah ekpansif pada prinsipnya sebagian besar disebabkan oleh pemahaman yang masih terbatas terhadap sifat-sifat tanah tersebut. Hal ini mengakibatkan metode analisis yang digunakan dalam penentuan penanganan menjadi kurang relevan. Kurangnya pemahaman para perencana dan pelaksana terhadap perilaku tanah ekspansif, sering menyebabkan cara pendekatan desain dan metode pelaksanaan yang dipilih kurang begitu tepat. Tentu saja hal ini akan berimplikasi lebih jauh yaitu akan mahalnya konstruksi penanganan yang harus diterapkan, bahkan beberapa konstruksi yang telah ditangani tidak sedikit mengalami kegagalan. Untuk memberikan pedoman bagi para perencana dan pelaksana atau para ahli teknik dalam menangani masalah tanah ekspansif maka diperlukan suatu panduan konstruksi jalan di atas tanah ekspasif. Buku panduan tersebut secara khusus dapat memberikan informasi tentang penanganan yang harus diterapkan apabila dihadapkan pada permasalahan tanah ekspansif yang dapat merusak konstruksi jalan.

II. TUJUAN DAN SASARAN Tujuan dari kegiatan ini adalah melakukan penyusunan buku panduan mengenai cara pembuatan jalan di atas tanah ekspansif.

Sasaran adalah : terwujudnya panduan teknis perencanaan dan pelaksanaan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif.

III. KAJIAN LITERATUR Kajian materi literatur untuk kebutuhan pembuatan panduan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif meliputi a. Karakteristik tanah ekspansif, yaitu tanah kelempungan yang memiliki potensi

kembang-susut akibat perubahan kadar air. b. Penyelidikan lapangan, agar diperoleh informasi mengenai lapisan tanah bawah

permukaan untuk perencanaan, penanggulangan maupun pelaksanaannya. c. Identifikasi tanah ekspansif dapat dilakukan baik secara langsung maupun tidak

langsung, berdasarkan hasil pengujian laboratorium d. Parameter desain, meliputi nilai uji kuat geser dan nilai hisapan tanah e. Hisapan tanah ; yaitu kekuatan tanah tak jenuh dalam menghisap air. f. Teknik penanganan ; meliputi penggantian material, stabilisasi, geomembran,

pembebanan dan pembasahan. g. Fondasi ; meliputi gaya angkat akibat pengembangan tanah ekspansif h. Kinerja berkala perkerasan jalan dipengaruhi pengembangan tanah di bawahnya

IV . METODOLOGI 4.1. Pengumpulan data Pengumpulan data sekunder meliputi : baik yang terdapat dalam literatur maupun data hasil penelitian atau hasil penyelidikan tanah untuk keperluan penanganan masalah tanah ekspansif. Lokasi pengambilan data meliputi propinsi Jawa Tengah, Jawa Timur, Yogyakarta dan Jawa Barat. 4.2 Studi Literatur Studi literatur ditujukan untuk mendapatkan informasi mengenai tata cara penanganan sebagai bahan pembuatan buku panduan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif. Literatur yang dikaji meliputi : A review of engineering experiences with expansif soils in highway subgrades.

iv

Expansive soils problems and practice in foundation and pavement engineering. Foundation on expansive soils. Soil mechanics for unsaturated soils. 4.3 Evaluasi

Evaluasi tanah ekspansif ditujukan untuk mengetahui klasifikasi, karakteristik tanah, identifikasi mengembang dan menyusut serta analisis perhitungan.

IV . HASIL PENGKAJIAN a. Kajian tanah ekspansif Tanah ekspansif di Pulau Jawa untuk daerah pantai tersusun oleh endapan aluvial, sedangkan untuk daerah perbukitan rendah tersusun oleh endapan vulkanik Klasifikasi tanah termasuk kelompok CH yaitu lempung plastis tinggi dan tergolong tanah lempung berat (heavy clay). Tanah lempung ekspansif banyak mengandung mineral montmorillonite. Karakteristik tanah ekspansif mempunyai nilai indeks plastisitas (PI) dan batas cair (LL) tinggi serta yang dominan berbutir halus berupa tanah lempung. b. Kajian literatur Literatur yang menyangkut tanah ekspansif telah banyak membahas mengenai sifat ekspansif, riwayat pembentukan, cara identifikasi potensi pengembangan, metode pengujian laboratorium dan lapangan serta cara penanganan konstruksi pada tanah ekspansif.

V. KESIMPULAN • Identifikasi tanah ekspansif dapat dilakukan dengan cara langsung maupun tidak

langsung. Cara langsung dapat dilakukan dari hasil pengujian tekanan mengembang dan uji perubahan volume, sedangkan cara tidak langsung dari nilai batas-batas Atterberg.

• Klasifikasi tanah dengan menggunakan grafik Casagrande dapat dilakukan dengan menggunakan parameter indeks plastisitas (PI) dan batas cair (LL)

• Analisis perhitungan stabilitas tanah ekspansif dilakukan dengan menggunakan parameter kuat geser tanah tak jenuh, yaitu kondisi tegangan tiga fase : meliputi tekanan total (σ), tekanan air pori (uw) dan tekanan udara pori (ua)

• Pendekatan praktis untuk memperkirakan perubahan volume dapat digunakan cara Nelson dan Miller yang didasarkan adanya perubahan angka pori (e)

• Untuk perencanaan dinding penahan pada tanah ekspansif, analisis perhitungan untuk tanah timbunan didasarkan pada kondisi remasan, sedangkan untuk tanah galian didasarkan pada kondisi tanah asli

• Analisis fondasi untuk bangunan harus dipertimbangkan terhadap besaran gaya angkat tanah ekspansif yang cenderung dapat mencabut pondasi dari kedudukan semula.

• Penyusunan konsep rancangan Konstruksi jalan di atas tanah ekspansif meliputi : karakteristik tanah, penyelidikan tanah, pertimbangan desain, desain konstruksi jalan, teknik konstruksi dan pondasi pada tanah ekapnasif.

v

DAFTAR TABEL

halaman

1. Tabel 4.1 : Karakteristik tanah Semarang - Purwodadi 6

2. Tabel 4.2 : Karakteristik tanah Dempet Godong ……………………. 7

3. Tabel 4.3 : Karakteristik tanah Demak – Kudus ……………………. 7

4. Tabel 4.4 : Karakteristik tanah Yogyakarta – Wates ……………….. 8

5. Tabel 4.5 : Karakteristik tanah Ngawi – Caruban …………………… 8

6. Tabel 4.6 : Karakteristik tanah Surabaya – Gresik ………………… 9

7. Tabel 4.7 : Karakteristik tanah Gresik – Lamongan ……………….. 10

8. Tabel 4.8 : Karakteristik tanah Jakarta – Cikampek ……………….. 10

9. Tabel 4.9 : Karakteristik tanah Wirosari – Cepu ……………………. 11

10. Tabel 4.10 : Analisis Klasifikasi Tanah ………………………………… 11

11. Tabel 4.11 : Analisis Potensi Pengembangan ………………………… 12

12. Tabel 4.12 Analisi Tingkat Keaktifan …………………………………. 12

13. Tabel 4.13 Analisis Potensi pengembangan cara langsung ………. 12

vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Gambar 4.1 Sebaran Tanah Lempung pada grafik Casagrande (Wrs-Cepu) 14

2. Gambar 4.2 Sebaran Tanah Lempung pada Klasifikasi SEED (Wrs-Cepu) 15

3. Gambar 4.3 Sebaran Tanah Lempung dengan indeks plastisitas (Wrs-Cepu) 15

4. Gambar 4.4 Sebaran Tanah Lempung pada grafik Casagrande (Smg- dsk) 16

5. Gambar 4.5 Sebaran Tanah Lempung pada Klasifikasi SEED (Smg- dsk) 16

6. Gambar 4.6 Korelasi kadar lempung dengan indeks plastisitas (Smg- dsk) 17

vii

DAFTAR ISI halaman LEMBAR PENGESAHAN …………………………………………………………… i TIM PELAKSANA …………………………………………………………………… ii KATA PENGANTAR ………………………………………………………………… iii RINGKASAN EKSEKUTIF ……………………………………………………… iv DAFTAR TABEL …………………………………………………………………… v DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………………… vi DAFTAR ISI ………………………………………………………………………… vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……………………………………………………… 1 1.2 Maksud dan Tujuan ………………………………………………… 1 1.3 Sasaran dan Luaran ………………………………………………. 1 1.4 Manfaat ……………………………………………………………… 1 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Literatur FHWA …………………………………………………… 2 2.2 Literatur Nelson JD & Militer DJ …………………………………… 2 2.3 Literatur Chen FH ………………………………………………… 3 2.4 Literatur Fredlund DG & Rahardjo H …………………………… 3 BAB III METODOLOGI 3.1 Pengumpulan Data …………………………………………………. 4 3.2 Kajian Literatur ……………………………………………………… 4 3.3 Evaluasi ……………………………………………………………… 4 3.4 Penyusunan Rancangan Manual ………………………………… 5 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Ruas Jalan Semarang – Purwodadi ……………………………… 6 4.2 Ruas Jalan Dempet – Godong ……………………………………. 6 4.3 Ruas Jalan Demak – Kudus ……………………………………… 7 4.4 Ruas Jalan Yogyakarta – Wates ………………………………… 7 4.5 Ruas Jalan Ngawi – Caruban …………………………………… 8 4.6 Ruas Jalan Surabaya – Gresik …………………………………… 9 4.7 Ruas jalan Gresik – Lamongan ………………………………….. 9 4.8 Ruas Jalan Jakarta – Cikampek ………………………………… 10 4.9 Ruas Jalan Wirosari – Cepu …………………………………… 10 4.10 Evaluasi ………………………………………………………… 11 BAB V KONSEP PEDOMAN TEKNIK KONSTRUKSI JALAN DI ATAS

TANAH EKSPANSIF

5.1 Acuan dan Rujukan ………………………………………………… 18 5.2 Materi Pedoman Teknik …………………………………………… 18 BAB VI KESIMPULAN 6.1 Identifikasi dan Klasifikasi ………………………………………… 21 6.2 Analisis Perhitungan ……………………………………………… 21 6.3 Konsep Rancangan Panduan …………………………………… 21 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………… 22 LAMPIRAN : 1. Gambar Foto 2. Pedoman konstruksi jalan di atas tanah ekspansif

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kegagalan konstruksi yang terjadi pada tanah ekspansif pada prinsipnya disebabkan oleh pemahaman yang masih terbatas terhadap sifat-sifat teknis tanah tersebut. Hal ini mengakibatkan metode analisis yang digunakan dalam penentuan penanganan menjadi kurang relevan. Kurangnya pemahaman para perencana dan pelaksana terhadap perilaku tanah ekspansif, sering menyebabkan pendekatan desain dan metode pelaksanaan yang dipilih kurang begitu tepat. Tentu saja berimplikasi lebih jauh yaitu akan mahalnya konstruksi penanganan yang harus diterapkan, bahkan beberapa konstruksi yang telah ditangani tidak sedikit mengalami kegagalan. Rekayasa teknik sipil pada tanah ekspansif akan dihadapkan pada tantangan khusus, berupa potensi kembang-susut yang besar sebagai akibat dari besarnya fluktuasi perubahan kadar air lapangan pada perubahan musim. Fluktuasi tersebut mengakibatkan struktur konstruksi di atasnya menjadi tidak stabil, rusak atau mengalami kegagalan. Kondisi tersebut di Indonesia cukup dirasakan pengaruhnya. Pada banyak kasus, hal tersebut menyebabkan terjadinya kerusakan yang parah pada perkerasan jalan, seperti retakan dan rekahan yang relatif besar, serta terjadinya deformasi dan defleksi yang signifikan, sehingga sangat mengganggu kenyamanan dan keamanan bagi para pengguna jalan. Mengingat pentingnya masalah tersebut, maka perlu kiranya dikembangkan suatu pedoman yang secara khusus dapat memberikan informasi tentang metode penanganan yang dapat diterapkan jika kita dihadapkan dengan konstruksi timbunan jalan yang berada pada tanah ekspansif.

1.2 Maksud dan Tujuan Maksud dari kegiatan ini adalah melakukan penyusunan buku panduan mengenai cara pembuatan jalan di atas tanah ekspansif. Tujuannya adalah tersedianya panduan teknis untuk konstruksi jalan di atas tanah ekspansif.

1.3 Sasaran dan Luaran Sasaran dari kegiatan ini adalah terwujudnya panduan teknis perencanaan dan pelaksanaan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif. Luaran dari kegiatan ini adalah buku Panduan Konstruksi Jalan di Atas Tanah Ekspansif.

1.4 Manfaat Manfaat dari panduan ini meliputi : 1) Buku panduan perencanaan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif dapat

dijadikan sebagai acuan bagi para praktisi untuk mengaplikasikan teknologi tersebut di lapangan.

2) Manfaat lainnya adalah untuk mencegah kegagalan konstruksi atau kesalahan dalam perencanaan dan penerapan teknologi tersebut

2

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Literatur FHWA Federal Highway Administration (FHWA) telah menerbitkan buku laporan interim edisi Juni 1975 yang disusun D.R Snethen dan kawan-kawan dengan judul “A Review of Engineering Experiences with Expansive soils in Highway Subgrades.

2.1.1 Cakupan Literatur Literatur ini secara garis besar memuat sistematika sebagai berikut: 1) Sifat-sifat tanah ekspansif yang meliputi mineralogi, sifat fisik dan mekanisme

tanah. 2) Pengambilan sampel, identifikasi dan pengujian tanah ekspansif meliputi teknik

pengambilan contoh, identifikasi dan uji laboratorium. 3) Teknik prakonstruksi untuk meminimasi perubahan volume yang meliputi metode

pengendalian perubahan volume tanah ekspansif 4) Teknik pasca konstruksi untuk meminimasi perubahan volume meliputi metode

remedial untuk perbaikan tanah ekspansif. 5) Metode desain dan pelaksanaan untuk jalan di atas tanah ekspansif meliputi

ketentuan praktis, pemeliharaan dan prosedur desain

2.1.2 Kelebihan Membahas secara rinci tentang riwayat asal usul jenis tanah ekspansif dan menguraikan rincian mineralogi tanah lempung dan sifat ekspansifnya

2.1.3 Kekurangan Pokok bahasan terkonsentrasi pada sifat fisik tanah dan kurang membahas masalah teknik untuk keperluan teknik sipil.

2.2 Literatur JD Nelson & DJ Miller Department of Civil Engineering Colorado State University menerbitkan buku tentang tanah ekspansif yang disusun oleh John D. Nelson dan Debora J. Miller dengan judul “Expansive Soils Problems and Practice in Foundation and Pavement Engineering” edisi tahun 1992.

2.2.1 Cakupan literatur Dalam literatur ini di bahas beberapa materi berikut: 1) Karakteristik lapangan mencakup: investigasi, faktor yang berpengaruh dan

penyelidikan tanah 2) Identifikasi dan klasifikasi mencakup: uji identifikasi dan skema klasifikasi 3) Perkiraan tanah terangkat (heaving), mencakup: hubungan konstitutif tanah,

hisapan (suction), pengukuran hisapan tanah dan perkiraan gaya tanah terangkat berdasarkan uji oedometer.

4) Desain alternatif, mencakup: struktur pondasi, pengendalian kadar air dan stabilisasi, pendekatan desain.

5) Perbaikan tanah mencakup: petunjuk dan pertimbangan umum, persiapan tanah, penggantian material, stabilisasi campuran dan pemadatan, pembebanan serta stabilisasi kimia.

2.2.2 Kelebihan a) Dilengkapi dengan metode pengukuran hisapan tanah (soil suction) baik untuk

laboratorium maupun lapangan. b) Menyajikan cara memperkirakan pengangkatan tanah yang didasarkan pada uji

hisapan dan uji oedometer.

3

2.2.3 Kekurangan Pembahasan alternatif penanganan tanah ekspansif kurang terperinci.

2.2 Literatur FH Chen Consulting Soil Engineer Denver Colorado U.S.A menerbitkan buku tentang tanah ekspansif yang disusun oleh Fu Hua Chen dengan judul “ Foundations on Expansive Soils “ edisi tahun 1975.

2.3.1 Cakupan Literatur Dalam literatur ini dibahas beberapa materi berikut: 1) Asal usul tanah ekspansif, mineral lempung, rekonesan dan sifat fisik tanah 2) Pengembangan tanah, meliputi: migrasi kadar air, potensial mengembang, dan

tekanan mengembang 3) Penyelidikan lapangan dan laboratorium, meliputi: pengujian lapangan,

pemboran dan pengambilan contoh tanah dan uji laboratorium 4) Pondasi sumuran meliputi: daya dukung pondasi, gaya angkat podasi, gaya

geser dan keruntuhan pondasi 5) Pondasi langsung meliputi: pondasi menerus, pondasi bell, pondasi rakit 6) Slab di atas tanah ekspansif meliputi: slab di atas tanah dan kekakuan slab 7) Pengendalian kadar air meliputi: penghalang horisontal (horizontal barrier) dan

vertikal (vertical barrier), drainase permukaan dan bawah permukaan 8) Stabilisasi tanah meliputi: pembasahan, pemadatan, penggantian material,

stabilisasi kapur dan stabilisasi kimia 9) Pengamatan pergeseran pondasi: riwayat pondasi, pengurangan tegangan,

penyelidikan dan penyebab pergeseran

2.3.2 Kelebihan a) Pembahasan mengenai penanganan pondasi bangunan lebih terperinci. b) Diberikan contoh penanganan studi kasus

2.3.3 Kekurangan Kurang membahas timbunan jalan di atas tanah ekspansif

2.4 Literatur Fredlund & Rahardjo Literatur ini berjudul ”Soil Mechanics for Unsaturated Soils” yang disusun oleh D.G Fredlund & H. Rahardjo, edisi tahun 1993. 2.4.1 Cakupan literatur Materi yang disajikan dalam literatur ini meliputi : 1) Pengenalan mekanika tanah tak jenuh yang mencakup: iklim, tipikal penampang

tanah tak jenuh dan ruang lingkup 2) Hubungan dan sifat fase tanah mencakup: interaksi air dan tanah, hubungan

berat dan volume tanah 3) Variabel keadaan tegangan, mencakup: sejarah tegangan tanah, variabel

tegangan tanah tak jenuh, analisis tegangan dan hisapan osmosis 4) Pengukuran hisapan tanah mencakup teori, kapiler dan hisapan matrik 5) Aturan pengaliran meliput : aliran air dan aliran udara 6) Aliran tetap mencakup: pengaliran air, aliran satu dimensi dan dua dimensi 7) Parameter tegangan pori meliputi kompresibilitas fluida, gaya tekanan total 8) Teori perubahan volume meliputi: perubahan volume dan deformasi, koefisen

deformasi dan perubahan volume, pengukuran perubahan volume.

2.4.2 Kelebihan Pembahasan sangat mendetil mulai dari teori, uji lapangan dan laboratorium, teori tegangan tanah tak jenuh serta korelasi parameter tanah.

2.4.3 Kekurangan Terkonsentrasi untuk timbunan bangunan air.

4

BAB III METODOLOGI

Dalam kegiatan ini pendekatan metodologi yang digunakan adalah metode penelusuran literatur, data hasil penelitian dan pengamatan lapangan yang telah dilakukan dalam rangka identifikasi kerusakan jalan yang diakibatkan oleh perilaku tanah ekspansif. Tahapan dan jenis metode yang digunakan dalam kegiatan ini adalah sebagai berikut:

3.1 Pengumpulan Data Pengumpulan data sekunder, baik dari data yang terdapat pada literatur, maupun dari hasil penelitian terdahulu dan penyelidikan tanah untuk penanggulangan kerusakan jalan akibat tanah ekspansif. Data sekunder yang telah diperoleh kemudian dikelompokan untuk mengetahui perilaku dan besaran parameter ekspansif pada masing-masing lokasi ruas jalan yang melewati tanah ekspansif. Pengumpulan data primer dilakukan terhadap literatur yang banyak kaitan membahas masalah tanah ekspansif dan dijadikan acuan dalam penyusunan panduan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif. Pengumpulan data primer dilakukan terhadap informasi lokasi proyek penanganan kerusakan jalan akibat pengembangan dan penyusutan tanah. 1. Propinsi Jawa Tengah :

a. Ruas jalan Semarang – Purwodadi b. Ruas jalan Dempet – Godong

c. Ruas jalan Wirosari – Cepu

2. Propinsi Jawa Timur a Ruas jalan Ngawi – Caruban b. Ruas jalan Surabaya – Gresik c. Gresik - Lamongan

3. Propinsi Yogyakarta Ruas jalan Yogya – Wates

4. Propinsi Jawa Barat Ruas jalan tol Jakarta - Cikampek

3.2 Kajian Literatur Kajian literatur ditujukan untuk mendapatkan informasi mengenai tata cara penanganan tanah ekspansif. Kajian ini meliputi panduan teknis yang diberlakukan di negara lain yang memiliki karakteristik sejenis dengan Indonesia. Kajian literatur meliputi: a. Literatur: A Review of Engineering Experiences with Expansive soils in Highway Subgrades. b Literatur: Expansive Soils Problems and Practice in Foundation and Pavement

Engineering c. Foundations on Expansive Soils 3.3 Evaluasi Evaluasi tanah ekspansif ini ditujukan untuk mengetahui mengenai klasifikasi, karakteristik tanah, identifikasi potensi mengembang dan menyusut a. Klasifikasi tanah

Klasifikasi tanah ekspansif dapat diambil menurut cara unified (USCS) dan AASHTO yang didasarkan pada persentase pembagian butir, persentase fraksi lempung dan nilai indeks plastisitasnya. Untuk menentukan plastisitas tinggi atau rendah dapat memplotkan data pada grafik “Casagrande plasticity”

5

b. Karakteristik tanah Penentuan karakteristik tanah dapat dilakukan dengan menganalisis mineral pembentuk tanah lempung yang menyebabkan perubahan volume yang besar. Mineral tanah yang berpotensi terjadinya perubahan volume diantaranya: montmorilonite, vermiculite dan illite. Disamping nilai plastisitas juga nilai kimia tanah yang dominan yaitu mempunyai valensi kation tinggi.

c. Identifikasi potensi mengembang dan menyusut Untuk mengidentifikasi mengembang dan menyusut tanah ekspansif dapat digunakan cara identifikasi tidak langsung atau cara identifikasi langsung. Identifikasi cara tidak langsung dapat menggunakan parameter tanah hasil pengujian batas-batas Atterberg, tingkat keaktifan dan mineralogi. Sedangkan cara langsung dapat menggunakan data hasil pengujian pengembangan bebas dan potensi perubahan volume, uji indeks pengembangan dan uji CBR.

d. Evaluasi terhadap metode identifikasi secara tidak langsung dan disesuaikan dengan lokasi ruas jalan yang telah mengalami kerusakan yang diakibatkan oleh perilaku tanah ekspansif

e. Analisis Perhitungan Analisis perhitungan meliputi: analisis perhitungan perubahan volume, analisis stabilitas geser dan sifat-sifat permeabilitas pada tanah ekspansif, analisis karakteristik serta analisis kajian teknik rekayasa pondasi.

3.4 Penyusunan Rancangan Manual Rancangan Panduan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif disusun berdasarkan kajian literatur dan hasil penelitian yang telah dilakukan yaitu dengan mengambil materi-materi yang sesuai dengan karakteristik tanah di Indonesia. Rancangan panduan ini dilakukan secara bertahap dan dimulai dari tahapan konsep pembuatan materi sampai dengan terbentuknya manual. Setiap tahapan konsep rancangan tersebut didiskusikan secara internal di lingkungan Balai Geoteknik Jalan yang dilakukan bersama Kepala Balai sebagai pembimbing dan para ahli geoteknik.

6

BAB IV PEMBAHASAN

Dalam pembahasan ini diarahkan pada data tanah yang diperoleh dari hasil penyelidikan lapangan dan laboratorium untuk keperluan penelitian perilaku tanah ekspansif dan penanggulangan kerusakan jalan yang diakibatkan oleh tanah ekspansif.

4.1 Ruas jalan Semarang - Purwodadi 4.1.1 Data Tanah a. Geologi regional

Daerah ini merupakan dataran rendah yang relatif rata dan termasuk bagian dari pantai utara Jawa Tengah, tersusun oleh endapan alluvial. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 10,0 - 15,0 meter di atas muka laut

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari 6 titik pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di Km Smg 36,0 s/d km 43,00 adalah sebagai berikut

Tabel 4.1 Karakteristik tanah -Semarang - Purwodadi Parameter Kedalaman (m)

2,0 – 3,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Susut linear (%) 6. Kadar air (%) 7. Lewat saringan #No 200

1,63 - 1,76 22 - 43 80 - 110 52 - 79 18 - 22 32 - 48 83 - 98

c. Jenis Tanah Lempung abu-abu kecoklatan termasuk “heavy clay:”. Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)

d. Mineral Lempung Mineral lempung terdiri dari montmorillonite

4.2 Ruas Jalan Dempet – Godong a. Geologi regional

Daerah ini merupakan dataran rendah yang relatif rata dan termasuk bagian dari pantai utara Jawa Tengah, tersusun oleh endapan alluvial. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 11,0 meter di atas muka laut

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari 2 titik pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di Km Dmp 13+800 adalah sebagai berikut

7

Tabel 4.2 Karakteristik tanah Dempet - Godong Parameter Kedalaman (m)

1,0 – 3,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Susut linear (%) 6. Kadar air (%) 7. Lewat saringan #2 No 200 8. Tek mengembang (kg/cm2)

1,68 - 1,75 25 - 40 72 - 108 40 - 74 12 - 26 37 - 53 82 - 98 0,06 - 0,55

c. Jenis Tanah Lempung abu-abu kecoklatan termasuk “heavy clay:”. Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)


4.3 Ruas Jalan Demak - Kudus a. Geologi regional

Daerah ini merupakan dataran rendah yang relatif rata dan termasuk bagian dari pantai utara Jawa Tengah, tersusun oleh endapan alluvial. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 10,0 – 15,0 meter di atas muka laut

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di Km Smg 38+800 adalah sebagai berikut

Tabel 4.3 Karakteristik tanah Demak – Kudus

Parameter Kedalaman (m) 2,0 – 5,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Kadar air (%) 6. Lewat saringan #N0 200 7. Tek mengembang (kg/cm2)

1,67 - 1,74 24 - 34 83 - 94 44 - 58 29 - 49 95 - 98 0,46 - 1,2

c. Jenis Tanah

Lempung lanauan, abu-abu kehitaman sedikit organik termasuk “heavy clay”: Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)

d. Mineral Lempung Mineral lempung montmorillonite 45% dengan nilai indeks pengembangan 173% dan cation exchange capacity = 51 – 63 meg %

8

4.4. Ruas Jalan Yogya – Wates a. Geologi regional

Daerah ini merupakan perbukitan rendah tersusun oleh endapan vulkanik kwarter muda. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 25,0 meter di atas muka laut.

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di Km Ygy 23+00 s/d km 27+00 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.4 Karakteristik tanah Yogya – Wates Parameter Kedalaman (m)

2,0 – 5,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Susut linear (%) 6. Kadar air (%) 7. Lewat saringan # N0 200 8. Tek mengembang (kg/cm2)

1,68 - 1,73 30 - 52 53 - 107 24 - 97 18 27 - 32 76 - 96 0,07 - 1,25

c. Jenis Tanah

Lanau lempungan hitam abu-abu sedikit mengandung kapur. Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casangrade: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi).


4.5 Ruas Jalan Ngawi – Caruban a. Geologi regional

Daerah ini merupakan dataran rendah tersusun oleh endapan alluvial dan vulkanik dengan pola aliran sungai paralel Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 70,0 meter di atas muka laut.

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di Crb km 5+400 s/d Km 19+000.

Tabel 4.5 Karakteristik tanah Ngawi – Caruban Parameter Kedalaman (m)

1,0 – 4,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Susut linear (%) 6. Kadar air (%) 7. Lewat saringan #No 200 8. Tek mengembang (kg/cm2)

1,63 - 1,89 30 – 61 72 - 130 39 - 79 15 - 27 40 - 55 92 - ,98 0,06 - 0,52

9

c. Jenis Tanah Lempung lanauan abu-abu kehitaman termasuk “heavy clay: Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)


4.6 Ruas Jalan Surabaya - Gresik a. Geologi regional

Daerah ini merupakan dataran rendah, tersusun oleh endapan tufa, dan termasuk daerah banjir. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 0,0 - 1,0 meter di atas muka laut.

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di km Sby 12+800 dan Sta 14+450.

Tabel 4.6 Karakteristik tanah Surabaya – Gresik

Parameter Kedalaman (m) 1,0 – 3,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Kadar air (%) 6. Lewat saringan # No200 7. Tek mengembang (kg/cm2)

1,61 - 1,79 23 – 45 62 - 90 28 - 45 38 - 58 89 - ,94 0,06 - 0,27

c. Jenis Tanah Lempung abu-abu kehitaman sedikit mengandung kapur termasuk “heavy clay”: Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)


4.7 Ruas Jalan Gresik - Lamongan a. Geologi regional

Daerah ini merupakan dataran rendah , tersusun oleh endapan tufa, dan termasuk daerah banjir. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 0,0 - 1,5 meter di atas muka laut.

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di km Gsk 16+500.

10

Tabel 4.7 Karakteristik tanah Gersik - Lamongan Parameter Kedalaman (m) 1,0 – 2,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Kadar air (%) 6. Lewat saringan #200

1,73 44,0 81,0 48,0 34,0 97,06

c. Jenis Tanah Lempung abu-abu kehitaman sedikit mengandung kapur termasuk “heavy clay”: Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)


4.8 Ruas Jalan Jakarta - Cikampek (toll) a. Geologi regional

Daerah ini merupakan perbukitan rendah tersusun oleh endapan vulkanik kwarter muda terdiri dari tufa lapuk. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 45,0 meter di atas muka laut.

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di km Jkt 25+500 s/d 69+600.

Tabel 4.8 Karakteristik tanah Jakarta – Cikampek Parameter Kedalaman (m) 1,0 – 3,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Kadar air (%) 6. Lewat saringan # No 200 7. Tek mengembang (kg/cm2)

1,59 - 1,71 25 – 58 82 - 104 46 - 62 34 - 52 92 - 94 0,36

b. Jenis Tanah

Lempung abu-abu kehitaman sedikit mengandung kapur termasuk “heavy clay”: Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casagrande: berada di bawah “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok M H (lanau plastis tinggi)

c. Mineral Lempung Mineral lempung montmorillonite 10% dengan nilai indeks pengembangan 60% dan cation exchange capacity = 13 meg %

4.9 Ruas Jalan Wirosari – Cepu a. Geologi regional

Daerah ini merupakan perbukitan rendah tersusun oleh endapan vulkanik kwarter muda. Permukaan tanah berada pada ketinggian ± 50,0 meter di atas muka laut

11

b. Hasil uji laboratorium Berdasarkan hasil pengujian tanah di laboratorium terhadap contoh tanah yang diambil dari hasil pemboran, maka karakteristik tanah ekspansif yang berlokasi di Wrs Sta 37+500 s/d Sta 58+250 adalah sebagai berikut

Tabel 4.9 Karakteristik tanah Wirosari – Cepu Parameter Kedalaman (m)

1,0 – 4,,0 1. Berat isi (gr/cm3) 2. Kadar lempung (%) 3. Batas Cair LL (%) 4. Indeks Plastisitas PI (%) 5. Kadar air (%) 6. Lewat saringan # N0 200 7. Tek mengembang (kg/cm2)

1,75 - 1,86 30 - 52 53 - 107 24 - 57 24 - 40 73 - 96 0,07 - 0,09

c. Jenis Tanah Lempung lanauan, hitam abu-abu sedikit mengandung kapur termasuk “heavy clay”: Bila diplotkan pada grafik plastisitas Casangrade: berada di atas “A line” sehingga menurut klasifikasi USCS termasuk kelompok CH (lempung plastis tinggi)

d. Mineral Lempung Mineral lempung terdiri dari montmorillonite 24 –37%

4.10 Evaluasi 4.10.1 Klasifikasi Tanah Untuk keperluan klasifikasi cara USCS ( Unified soil classification system) dapat didasarkan pada hasil pembagian butir yang meliputi persentase tanah yang lolos saringan no 200 dan persentase kadar lempungnya. Dari hasil ini dapat di klasifikasi jenis tanahnya. Untuk menentukan sifat plastisitasnya dapat digunakan berdasarkan grafik Casagrande yaitu dari nilai indeks plastisitas (PI) dan nilai batas cair (LL)

Tabel 4.10 Analisis klasifikasi tanah No Lokasi

Klasifikasi

1 2 3 4 5 6. 7. 8 9

Semarang-Purwodadi Demak – Godong Demak - Kudus Ngawi-Caruban Jakarta – Cikampek Surabaya – Gresik Gresik – Lamongan Yogya - Wates Wirosari - Cepu

lempung lanauan (CH) lempung lanauan (CH) lanau lempungan (CH) lempung lanauan (CH) lempung lanauan (CH) lanau lempungan (MH) lempung lanauan (CH) lanau lempungan (MH) lempung lanauan (CH)

4.10.2 Cara Tidak Langsung 4.10.2.1 Penentuan Potensi Pengembangan a. Cara Van der Merwe Dengan menggunakan cara Van der Merwe (1964) yang didasarkan pada nilai plastisitas (PI) dan persentase fraksi lempung (CF), maka berada pada daerah aktifitas tinggi.

12

b. Cara Chen Chen (1988) menggunakan indeks tunggal berdasarkan nilai indeks plastisitas untuk mengidentifikasi tanah ekspansif, dengan ketentuan bahwa untuk potensi tingkat pengembangan tinggi PI = 20 - 55 ,sedangkan sangat tinggi PI >55. Dengan menggunakan ketentuan tersebut, maka diperoleh:

Tabel 4.11 Analisis potensi pengembangan No Lokasi Potensi pengembangan 1 2 3 4 5 6. 7 8. 9.

Semarang-Purwodadi Demak – Godong Demak - Kudus Ngawi-Caruban Jakarta – Cikampek Surabaya – Gresik Gresik – Lamongan Yogya - Wates Wirosari – Cepu

tinggi s.d sangat tinggi tinggi s.d sangat tinggi tinggi s.d sangat tinggi tinggi s.d sangat tinggi tinggi s.d sangat tinggi tinggi tinggi tinggi tinggi s.d sangat tinggi

c. Cara Raman Raman (1967) menggunakan indeks plastisitas (PI) dan indeks susut (SI) untuk mengidentifikasi tingkat pengembangan. Hasil evaluasi menunjukan bahwa tanah tesebut mempunyai tingkat pengembangan tinggi sampai sangat tinggi

4.10.2.2 Penentuan Nilai Aktifitas Menurut Seed dan kawan-kawan (1962) besarnya nilai aktifitas tanah dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan Ac = PI/(CF-10). Untuk nilai aktifitas Ac>1,25, maka tanah termasuk keaktifan tinggi.

Tabel 4.12 Analisis tingkat keaktifan

No Lokasi Tingkat keaktifan

1 2 3 4 5 6. 7. 8. 9

Semarang-Purwodadi Demak – Godong Demak - Kudus Ngawi-Caruban Jakarta – Cikampek Surabaya – Gresik Gresik – Lamongan Yogya - Wates Wirosari – Cepu

tinggi tinggi tinggi tinggi tinggi tinggi tinggi tinggi tinggi

4.10.3 Cara Langsung Penentuan potensi pengembangan dengan cara langsung dapat dievaluasi dari besarnya tekanan mengembang (swelling pressure).

Tabel 4.13 Analisis potensi pengembangan dengan cara langsung

No. Lokasi Tekanan mengem bang (kg/cm2) Potensi pengembangan

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Demak – Godong Demak – Kudus Yogya – Wates Ngawi – Caruban Surabaya – Gresik Jakarta – Cikampek Wirosari – Cepu

0,06 – 0,55 0,46 – 1,2 0,07 – 1,25 0,06 – 0,52 0,06 – 0,27 0,36 0,07 – 0,09

Rendah s.d tinggi Sedang s.d tinggi Rendah s.d tinggi Rendah s.d tinggi

Rendah s.d sedang Sedang Rendah

13

4.10.4 Analisis perhitungan a. Analisis stabilitas tanah ekspansif

Kondisi tanah tak jenuh mempunyai dua variabel keadaan tegangan yang mewakili kondisi tanah tiga fase. Kondisi tegangan tiga fase meliputi tekanan total (σ), tekanan air pori (uw) dan tekanan udara pori (ua). Variabel yang sering digunakan adalah tegangan normal (σ - ua) dan hisapan matrik (ua – uw). Kuat geser untuk tanah tak jenuh menjadi :

τ ff = c’ + (σff – uaf)f tan φ’ + (ua – uw) f tanφb (4.1)

dengan pengertian : τff adalah kuat geser tanah (t/m2) c’ adalah kohesi tanah (t/m2) σff adalah tegangan normal pada bidang keruntuhan (t/m2) uaf adalah tekanan udara pori pada bidang keruntuhan (t/m2) (σff – uaf)f adalah tegangan normal bersih pada bidang keruntuhan (t/m2) uw adalah tekanan air pori pada bidang keruntuhan (t/m2) (ua – uw)f adalah hisapan matrik pada bidang keruntuhan (t/m2) φ’ adalah sudut geser dalam (°) φb adalah sudut perubahan kuat geser terhadap hisapan matrik (°)

b. Analisis perubahan volume Pendekatan praktis untuk memperkirakan perubahan volume adalah dengan melakukan lintas dari kondisi tak jenuh ke kondisi jenuh. Dalam hal ini dapat diukur besarnya tekanan mengembang serta perilaku tegangan dan regangan untuk memperkirakan besarnya pengangkatan ke atas. Metode yang lebih mudah dan sederhana dapat menggunakan cara Nelson dan Miller (1992), yaitu dengan menghitung kurva reboun sebagai berikut :

ef = eo – Cs log (σ’f /σ’sc) (4.2)

dengan ketentuan: ef adalah angka pori akhir eo adalah angka pori awal Cs adalah indeks pengembangan σ’f adalah tegangan efektif akhir (t/m2) σ’sc adalah tegangan pengembangan (t/m2) Besarnya pengembangan keatas dapat ditentukan dengan persamaan: n n Δ ei ρ = ∑ Δzi = ∑ ------------- zi (4.3) I=1 =1 (1 - eo) dengan pengertian : ρ adalah pengangkatan atau pengembangan total (m) zi adalah ketebalan lapis 1 (m) Δei adalah perubahan angka pori n adalah jumlah lapisan

c. Tekanan tanah lateral Untuk keperluan konstruksi dinding penahan tanah yang ditempatkan pada tanah ekspansif, analisis perhitungan dapat diperhitungkan dalam dua kondisi yaitu apabila tanah timbunan berupa tanah ekspansif, analisis perhitungan pada keadaan remolded, sedangkan untuk galian tanah ekspansif analisis perhitungan dalam keadan asli. Tekanan tanah aktif dapat dihitung berdasarkan koefisen tekanan tanah, dengan persamaan berikut:

14

1 2c’ 1 (ua-uw) 1 ka = ---- . ------------ ------- - 2 ------------ tan φb --------- (4.4) Nφ (σv – ua) √Nφ (σv – ua) √Nφ dengan pengertian : ka adalah koefisen tekanan tanah aktif Nφ adalah faktor daya dukung c’ adalah kohesi efektif tanah (t/m2) (σv – ua) adalah tegangan normal bersih (t/m2) (ua-uw) adalah hisapan matrik (t/m2) φb adalah sudut perubahan kuat geser terhadap hisapan matrik ( °)

d. Analisis pondasi Prinsip Analisis pondasi bangunan pada tanah ekspansif tidak mentransfer beban konstruksi sampai ke lapisan tanah yang stabil atau zona tidak terjadi perubahan kadar air. Gaya angkat yang cenderung mencabut pondasi dari tanah merupakan fungsi langsung terhadap tekanan mengembang.

Gaya angkat yang bekerja pada sekeliling pondasi sumuran adalah:

U = 2π.r.f.u (D-d) (4.5) dengan pengertian : U adalah gaya angkat (ton) r adalah jari-jari sumuran (m) f adalah koefisen angkat antara material pondasi dengan tanah u adalah tekanan mengembang tanah (t/m2) D adalah panjang total pondasi (m) d adalah kedalaman zona tanah yang tidak dipengaruhi oleh kebasahan (m)

Tanah yang berada di sekitar pondasi akan mengembang baik arah vertikal maupun arah horisontal. Selama perbedaan pengembangan tanah antara arah vertikal dan horisontal relatif kecil maka dapat diasumsi bahwa tekanan mengembang vertikal bisa digunakan dalam mengestimasi gaya angkat pada pondasi.

4.10.5 Gambar sebaran lempung ekspansif Sebaran tanah lempung dan korelasinya dapat di sajikan seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 4.1 Sebaran tanah lempung pada grafik Casagrande

Gambar 4.1 Sebaran tanah lempung pada grafik Casagrande

Gambar 4.1 Sebaran tanah lempung pada grafik Casagrande (Wrs-Cepu)

15

Gambar 4.2 Sebaran tanah lempung pada klasifikasi SEED (1962) (Wrs-Cepu )

Gambar 4.3 Korelasi kadar lempung dengan indeks Plastisitas (Wrs-Cepu)

16

Gambar 4.4 Sebaran tanah lempung pada grafik Casagrande (Smg-dsk)

Gambar 4.5 Sebaran tanah lempung pada klasifikasi SEED (1962)

17

(Smr-dsk)

Gambar 4.6 Korelasi kadar lempung dengan indeks plastisitas (Smr-dsk)

18

BAB V KONSEP PEDOMAN TEKNIK

KONSTRUKSI JALAN DI ATAS TANAH EKSPANSIF 5.1 Acuan dan Rujukan Pedoman teknik konstruksi jalan di atas tanah ekspansif disusun berdasarkan penulisan standar yang terdapat pada pedoman BSN No : 8 tahun 2000. Materi pedoman diambil dari rujukan kajian beberapa literatur yang banyak hubungannya dengan masalah tanah ekspansif khusunya dan berkaitan erat dengan dengan bidang kegeoteknikan. Pedoman ini disusun mengingat kebutuhan yang mendesak mengenai buku pegangan untuk penanganan masalah jalan yang berada di atas tanah ekspansif. Buku pedoman ini dapat bermanfaat bagi para perekayasa dalam memahami dan mempertimbangkan perilaku tanah erkspansif yang digunakan untuk desain atau pelaksanaan baik pada pembuatan jalan baru maupun dalam rangka penanganan kerusakan jalan 5.2 Materi Pedoman Teknik 5.2.1. Pengujian Geoteknik Pengujian geoteknik yang berkaitan dengan tanah ekspansif mencakup penyelidikan lapangan dan pemeriksaan laboratorium. Penyelidikan lapangan terdiri dari pengambilan sampel tanah, penyondiran dan pemboran, sedangkan pemeriksaan laboratorium terdiri dari pengujian kalisifikasi, sifat ekspansif, kuat geser, hisapan tanah dan pemeriksaan X Ray difraksi. Pengujian tanah ekspansif yang sangat penting untuk dilakukan di laboratorium adalah pengujian hisapan tanah dan X Ray difraksi. Maksud dari pengujian hisapan tanah adalah untuk mendapatkan nilai hisapan yaitu besarnya daya serap tanah terhadap air yang dapat menyebabkan pembesaran volume, sedangkan pemeriksaan X Ray difraksi untuk mendapatkan persentase material pembentuk tanah lempung. Kedua macam pengujian tersebut jarang dilakukan untuk pemeriksaan tanah yang bersifat umum. Pengujian geoteknik merupakan data dasar untuk analisis dan evaluasi lapisan tanah bawah permukaan, oleh karena itu harus dipahami betul mengenai sifat-sifat ekspansif oleh para perekayasa yang berkecimpung dalam desain, pelaksana maupun manajer proyek. 5.2.2 Karakteristk Tanah Ekspansif Karakteristik tanah ekspansif merupakan faktor penting untuk diketahui oleh para perekayasa, dikarenakan sifat-sifat ini mempunyai pengaruh yang besar terhadap kerusakan perkerasan. Potensi kembang-susut dipengaruhi oleh faktor struktur dan fabrik tanah, kondisi lingkungan dimana material lempung merupakan faktor utama terhadap penentu perilaku tanah. Tanah yang mengandung kaolinite berplastisitas rendah akan cenderung memperlihatkan potensi kembang-susut yang lebih kecil dibandingkan dengan montmrilonite berplastis tinggi. Faktor yang mempengaruhi terjadinya sifat ekspansif meliputi: karakteristik mineral, faktor lingkungan dan kondisi tegangan. Mineral lempung yang menyebabkan perubahan volume besar mengandung montmorilonite, vermiculite dan mineral sejenisnya. Susunan kimia tanah meliputi peningkatan konsentrasi dan meningginya valensi kation. Indeks plastisitas dan batas cair yang tinggi cenderung bersifat lebih ekspansif dan tanah lempung berflokulasi akan cenderung lebih bersifat ekspansif. Berat isi kering tanah juga dapat menunjukan antar partikel yang berpengaruh terhadap gaya tolak mengakibatkan potensi pengembangan tanah.

19

Tanah yang mengandung kadar air rendah mempunyai hisapan yang tinggi dan perubahan kadar air yang tinggi ini banyak terjadi pada daerah dimana sering disebut zona aktif. Iklim yang mempunyai variasi presipitasi dan evapotranspirasi berpengaruh terhadap perubahan kadar air dan kedalaman zona aktif. Jenis vegetasi juga dapat membedakan tingkat mengisap air yang dapat bervariasinya kadar air. Permeabilitas tanah yang berpengaruh terhadap lajunya rembesan air dan suhu dapat menyebarkan kadar air ke bawah perkerasan. Riwayat tegangan yang menyangkut tanah terkonsolidasi lebih mempunyai ekspansif yang tinggi dibandingkan dengan tanah yang terkonsolidasi normal.. Kondisi lapangan meliputi tegangan awal lapangan yang diperkirakan untuk mengevaluasi perubahan tegangan air pori, sedangkan besarnya pembebanan akan menyeimbangkan gaya antar partikel. 5.2.3 Identifikasi Tanah ekspansif Identifikasi merupakan pengenalan awal untuk mencirikan apakah tanah mempunyai sifat ekspansif atau tidak, hal ini dapat berguna untuk mengkelompokan panjang jalan pada daerah yang melalui tanah ekspansif dan pada daerah yang tidak melalui tanah ekspansif. Cara identifikasi dapat dilakukan dengan cara tidak langsung dan cara langsung, dimana data laboratorium dihubungkan dengan potensi tingkat pengembangan. Oleh karena itu maka cara identifikasi ini menggunakan beberapa metode yang sering digunakan dalam pengenalan tanah ekspansif. Parameter tanah yang digunakan indeks plastisitas, nilai keaktifandan batas susut, tekanan mengembang atau persentase perubahan volume tanah 5.2.4 Pertimbangan Desain Dalam desain untuk pembuatan dan penanganan konstruksi jalan di atas tanah ekspansif perlu mempertimbangkan beberapa aspek penting sehubungan dengan sifat tanah yang berada di bawah badan jalan sehingga pengaruh jelek dari sifat ini dapat diantisipasi sebelumnya oleh para perencana. Aspek-aspek yang perlu dipertimbangkan dalam desain antara lain : sifat kembang-susut, kondisi retak, parameter tanah, pengangkatan ke atas dan tekanan tanah lateral. Stabilitas timbunan dan stabilitas lereng akan menyangkut persoalan daya dukung dan pergerakan ke samping yang didasarkan pada kriteria keruntuhan batas atau kriteria elastisitas tanah. Besaran faktor keamanan diambil berdasarkan kondisi kemantapan lereng statis atau dinamis dengan mereduksi kekuatan besaran tanah. 5.2.5 Teknik Konstruksi. Teknik konstruksi untuk menangani masalah tanah ekspansif perlu mendapat perhatian mengenai cara penerapannya yang disesuaikan dengan tujuan, biaya dan kecocokan lapangan.yang ada. Metode konstruksi yang dikemukakan dalam pedoman teknik ini meliputi : penggantian material, manajemen air, stabilisasi dan penggunaan membran. Metode penggantian material diterapkan untuk mengganti tanah ekspansif yang berada pada bagian atas sampai kedalaman tertentu, dengan tujuan untuk mengurangi besarnya gaya mengembang. Metode manajemen air merupakan pengendalian air di sekitarnya dengan pembuatan drainase yang bertujuan untuk mengurangi perubahan kadar air yang berlebihan. Stabilisasi tanah adalah mencampur tanah lempung ekspansif dengan kapur atau semen sehingga diperoleh butiran yang lebih kasar, sehingga menurunnya nilai indeks plastisitas. Penggunaan membran dalam penanganan tanah ekspansif bertujuan untuk menjaga penguapan air dari dalam tanah serta menghalangi penetrasi air dari luar masuk ke dalam tanah. Dengan terpasangnya membran, maka kadar air yang berada di dalam tanah akan tetap terpelihara dan tidak menumbulkan fluktuasi yang terlalu besar.

20

5.2.6 Fondasi Suatu hal yang penting tentang perilaku tanah ekspansif adalah pengembangan yang berakibat kurang baik terhadap kestabilan fondasi. Pengaruh tanah ekspansif terhadap fondasi bangunan gedung atau jembatan adalah gaya angkat yang terjadi pada daerah zona basah. Oleh karena itu penempatan pondasi harus mencapai lapisan tanah keras mencapai lapisan zona aktif dimana dimensi fondasi pada bagian bawah dapat diperbesar sehingga berbentuk lonceng. 5.2 7 Struktur Perkerasan Jalan di Atas Tanah Ekspansif Bagian ini mencakup cara desain dan penentuan besaran pengembangan tanah ekspansif yang berada di bawah badan jalan. Desain perkerasan meliputi perkerasan lentur dan perkerasan kaku yang menyangkut waktu atau umur pelayanan yang dibutuhkan kapan perkerasan tersebut harus dilakukan lapis ulang. Faktor utama yang dipertimbangkan adalah pengangkatan ke atas. Tahapan desain meliputi langkah-langkah yang dimulai dari penetapan angka struktur, perkiraan kinerja berkala, kehilangan tingkat pelayanan dan perkiraan lamanya atau waktu untuk melakukan lapis ulang. Semua itu didasarkan pada jumlah lalu lintas yang melewatinya serta besaran tingkat kepercayaan yang diambil. Penentuan besarnya pengembangan tanah ekspansif yang dinyatakan oleh nilai PVR merupakan laporan hasil penyelidikan tanah. Laporan ini dapat berupa tabel hasil analisis dengan menggunakan nilai batas cair, indeks plastisitas, kondisi basah atau kering persentase lolos saringan 0,425 mm dan faktor reduksinya

21

BAB VI KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan yang telah diuraikan sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 6.1 Identifikasi dan klasifikasi tanah ekspansif a. Identifikasi

Identifikasi tanah ekspansif dapat dilakukan dengan cara langsung maupun tidak langsung. Cara langsung dapat dilakukan pengujian pengembangan bebas atau tekanan mengembang (swelling pressure) di laboratorium, yaitu dengan mengukur perubahan volume pada tanah yang dijenuhkan. Cara tidak langsung dapat dilakukan evaluasi dari hasil pengujian batas-batas Atterberg yaitu cara Van der Merwe, cara Chen dan Raman. Sedangkan evaluasi aktifitas tanah dilakukan dengan cara Seed dkk. yang dikorelasikan terhadap potensi pengembangan.

b. Klasifikasi Untuk menentukan tingkat plastisitas tanah kelempungan, maka dapat dilakukan dengan menggunakan grafik Casagrande dalam klasifikasi tanah, yang didasarkan pada nilai indekas plastisitas dan batas cairnya.

6.2 . Analisis perhitungan a. Stabilitas tanah

Untuk analisis stabilitas pada tanah ekspansif dilakukan dengan mengambil parameter kuat geser tanah tak jenuh pada kondisi tegangan tiga fase meliputi tekanan total (σ), tekanan air pori (uw) dan tekanan udara pori (ua).

b. Perubahan volume Pendekatan praktis untuk mempekirakan perubahan volume dapat dilakukan dengan cara Nelson dan Miller yang didasarkan adanya perubahan angka pori.

c. Tekanan tanah lateral Untuk keperluan konstruksi dinding penahan tanah yang ditempatkan pada tanah ekspansif, analisis perhitungan dapat diperhitungkan terhadap kondisi remasan untuk tanah timbunan, sedangkan untuk tanah galian diperhitungkan terhadap kondisi tanah asli.

d. Analisis pondasi Analisis pondasi bangunan dipertimbangkan terhadap terangkatnya pondasi dari kedudukan semula akibat mengembangnya tanah ekspansif.. Gaya angkat yang cenderung mencabut pondasi dari tanah merupakan fungsi langsung terhadap tekanan mengembang.

6.3 Konsep rancangan pedoman Konsep rancangan ” Pedoman Konstuksi Jalan di Atas Tanah Ekspansif “ telah tersusun dengan sistematika penulisan mengacu kepada pedoman BSN No. 8 tahun 2000. Materi pedoman ini meliputi perencanaan, pelaksanaan dan penanganan dalam membangun konstruksi jalan di atas tanah ekspansif. Sajian konsep pedoman tersebut dapat dilihat pada lampiran.

22

DAFTAR PUSTAKA 1. Chen, FH, Foundation on expansif soils, Elsevier Scientifik Publishing Company, Amsterdam 1975 2. Frendlund a,DG and Rahardjo, H Soil mechanics for unsaturated soils, Wiley inter science, 1993 3. Nelson,JD and Miller,DJ, Expansive soils and practice in foundation and

pavemen engineering, John Wiley and sons, New york 1992 4. Snethen D.R and others, Review of Engineering Experiences with Expansive

soils in Highway Subgrades, U.S Army Enginee Federal higway adminitration offices of research & development Washington DC 20590. 5. Laporan pengkajian penanganan Kerusakan Jalan di atas tanah ekspansif Pusat Litbang Jalan 1995 6 . Laporan pengkajian perilaku lempung ekspansif dan tinjauan penggulangannya , Pusat Litbang Jalan,1993

LAMPIRAN I

23

Lampiran Foto

Retakan memanjang pada tepi perkerasan jalan

(Ngawi – Caruban) Celah memanjang pada tepi perkerasan jalan

(Ngawi – Caruban)

Longsoran jalan pada tanah ekspansif ( Purwodadi – Godong )

Penanganan tanah ekspansif dengan geomembran ( Ngawi – Caruban )

LAMPIRAN II

03_1_2003

Documents