Tanah di lokasi proyek tidak selalu ideal untuk fondasi bangunan. Ketika ditemukan tanah lemah seperti lempung jenuh atau tanah organik, perbaikan tanah menjadi langkah krusial untuk meningkatkan daya dukung tanah, memperkecil penurunan, dan menghindari kegagalan struktur.
Makalah ilmiah karya Gaafer, Bassioni, dan Mostafa (2015) ini menyajikan klasifikasi menyeluruh teknik-teknik perbaikan tanah yang umum digunakan di lapangan, termasuk metode tanpa campuran, dengan campuran, stabilisasi kimia, grouting, serta teknik termal.
Artikel ini tidak hanya merangkum teori, tetapi juga mencakup studi kasus, data perbandingan biaya, efektivitas, dan pertimbangan praktis dalam memilih metode terbaik untuk proyek tertentu.
Kategori Utama Teknik Perbaikan Tanah
Makalah membagi teknik perbaikan tanah dalam lima kelompok besar:
- Tanpa campuran (non-admixture): penggantian tanah, preloading, vertical drains.
- Dengan campuran fisik (admixtures/inclusions): stone column, sand compaction piles.
- Stabilisasi kimia & grouting: semen, kapur, fly ash.
- Metode kolom dalam & jet grouting.
- Metode termal: pemanasan dan pembekuan tanah.
1. Perbaikan Tanah Tanpa Campuran
1.1 Penggantian Tanah (Soil Replacement)
- Konsep: Mengganti tanah lunak dengan material granular seperti pasir atau kerikil.
- Kelebihan: Murah, mudah diterapkan, cocok untuk fondasi dangkal.
- Kekurangan: Ketebalan pengganti sering ditentukan hanya berdasarkan pengalaman.
- Catatan Eksperimen: Penambahan ketebalan lapisan pengganti mengurangi penurunan vertikal (Abdel Salam dan Fatah, 2007).
1.2 Preloading atau Pre-compression
- Teknik ini menambahkan beban sementara untuk mempercepat konsolidasi.
- Cocok untuk tanah lempung dengan permeabilitas rendah.
- Kendala: Waktu konsolidasi bisa sangat lama jika tanpa bantuan drainase.
1.3 Vertical Drains
a. Sand Drains
- Lubang bor diisi pasir untuk mempercepat pelepasan tekanan air pori.
- Efektivitas tinggi namun bisa mengganggu struktur tanah di sekitarnya.
b. Prefabricated Vertical Drains (PVD)
- Material geotekstil fleksibel dipasang vertikal.
- Kelebihan: Tidak perlu pengeboran, cocok untuk tanah lunak dalam.
2. Perbaikan Tanah dengan Campuran/Inklusi
2.1 Stone Columns
- Kolom kerikil dipadatkan di dalam tanah.
- Fungsi: Meningkatkan kekuatan geser dan mempercepat konsolidasi.
- Kelebihan: Menurunkan penurunan diferensial dan total.
- Cocok untuk tanah lempung lunak dengan kebutuhan fondasi sedang.
3. Stabilisasi Kimia dan Grouting
3.1 Stabilisasi Kimia
a. Semen
- Digunakan sejak tahun 1960-an, efektif untuk berbagai jenis tanah.
- Reaksi antara semen dan air membentuk ikatan kuat antar partikel.
b. Kapur
- Efektif untuk tanah lempung.
- Reaksi ionik meningkatkan ukuran partikel dan menurunkan plastisitas.
c. Fly Ash
- Bahan limbah dari pembangkit listrik berbahan bakar batu bara.
- Butuh tambahan semen atau kapur untuk bekerja optimal.
3.2 Deep Mixed Columns
- Binder seperti semen atau kapur dicampur langsung ke dalam tanah dalam menggunakan alat mekanis.
- Perbandingan: Mirip stone column, tetapi kekuatannya berasal dari kohesi internal, bukan gesekan.
3.3 Jet Grouting
- Campuran semen disemprotkan dengan tekanan tinggi ke dalam tanah, membentuk struktur "soilcrete".
- Sistem:
- Single-fluid: hanya slurry semen.
- Double-fluid: slurry + udara.
- Triple-fluid: air + udara + slurry (paling efektif untuk tanah lempung).
4. Teknik Termal
4.1 Pemanasan Tanah
- Suhu tinggi (100°C–1000°C) meningkatkan kekuatan tanah lempung.
- Contoh: 1000°C menyebabkan pengeringan signifikan; 5000°C merusak struktur tanah; 10000°C menyebabkan fusi partikel.
4.2 Pembekuan Tanah
- Pendinginan tanah hingga air pori membeku.
- Meningkatkan kekuatan geser dan mengurangi permeabilitas.
- Cocok untuk kondisi air tanah tinggi dan proyek bersifat sementara.
5. Studi Kasus: Perbandingan Biaya dan Efektivitas
Studi kasus nyata menunjukkan bagaimana pilihan metode perbaikan tanah sangat memengaruhi efisiensi biaya dan kinerja teknis. Pada proyek pembangunan silo alumina berkapasitas 23.000 ton di atas tanah berlapis pasir medium (0–18 m) dan lempung kaku (18–35 m), lima metode diuji berdasarkan rasio biaya dan besar penurunan. Hasilnya menunjukkan bahwa metode preloading memiliki rasio biaya paling rendah (1.0) dengan penurunan hanya 0,2 meter. Sebagai perbandingan, pancang beton sedalam 35 meter menelan biaya 60 kali lipat lebih besar meski memberikan penurunan paling kecil yaitu 0,08 meter. Dengan demikian, preloading dianggap sebagai solusi paling ekonomis karena tetap memberikan kinerja penurunan yang dapat diterima.
Sementara itu, studi kedua dilakukan pada proyek tangki minyak yang berdiri di atas 27 meter tanah lempung lunak. Tiga metode dibandingkan dari sisi rasio biaya. Hasilnya, preloading tanpa vertical drains menjadi metode paling hemat (rasio biaya 1.0). Namun, penambahan sand drains sepanjang 28 meter terbukti mempercepat proses konsolidasi tanah, meskipun biayanya meningkat tiga kali lipat (rasio 3.0). Jika dibandingkan dengan pancang beton 30 meter yang memiliki rasio biaya 20.0, kombinasi preloading dan sand drains tetap jauh lebih efisien. Kesimpulannya, vertical drains memberikan keseimbangan ideal antara efisiensi waktu dan biaya, dibandingkan solusi fondasi dalam yang mahal.
Rekomendasi Praktis
- Tanah lempung lunak: Preloading dengan PVD.
- Tanah organik dangkal: Soil replacement.
- Kebutuhan waktu cepat: Stone columns atau jet grouting.
- Kondisi ekstrem: Jet grouting triple fluid atau pembekuan.
Kritik dan Opini
Penelitian ini memberikan katalog metode perbaikan tanah secara sistematis, tetapi belum menyatukan semua parameter penting (daya dukung, penurunan, biaya, dan kemudahan eksekusi) dalam satu kerangka pemilihan. Untuk aplikasi praktis, perlu pendekatan kuantitatif berbasis multi-criteria decision making seperti dalam studi-studi yang lebih baru (misalnya Sánchez-Garrido et al., 2022).
Kesimpulan
Teknik perbaikan tanah adalah fondasi dari fondasi. Pilihan metode tergantung pada kondisi tanah, waktu, anggaran, dan jenis struktur yang dibangun. Preloading, stone columns, dan stabilisasi kimia adalah solusi umum, namun pendekatan berbasis data, eksperimen, dan simulasi sangat penting untuk menentukan strategi terbaik.
Makalah ini menegaskan perlunya studi lebih lanjut terhadap teknik removal and replacement, karena metode ini berpotensi memberikan keseimbangan optimal antara performa geoteknik dan biaya konstruksi.
Sumber : Gaafer, Manar, Bassioni, Hesham, & Mostafa, Tareq. (2015). Soil Improvement Techniques. International Journal of Scientific & Engineering Research, 6(12), 217–222.