Dalam proyek infrastruktur besar seperti Etihad Rail di Abu Dhabi, keberhasilan konstruksi sangat tergantung pada kestabilan tanah dasar. Pada segmen CH66750 hingga CH67750 Marfa, ditemukan karakteristik tanah yang didominasi oleh lapisan gipsum yang bersifat tidak stabil saat kontak dengan air. Tantangan utama berupa daya dukung rendah dan potensi penurunan volume ekstrem akibat larutnya garam-garam gipsum. Maka dari itu, metode konvensional dianggap tidak memadai. Dalam makalah teknis oleh RAMY Engineering Consultants ini, dipaparkan metode perbaikan tanah komprehensif yang menggabungkan Controlled Modulus Columns (CMC), Rapid Impact Compaction (RIC), dan High Energy Impact Compaction (HEIC), serta penambahan kaolin untuk stabilisasi tanah gipsum.
Pendekatan Strategis: Kombinasi Teknik untuk Performa Maksimal
Tujuan utama metode ini adalah mencapai kekuatan tanah yang cukup untuk mendukung pondasi dangkal dengan daya dukung minimal 180 kPa. Strategi yang digunakan tidak hanya bergantung pada satu teknik, melainkan gabungan dari tiga teknologi utama. CMC digunakan untuk memperkuat dan memadatkan tanah lunak dengan menciptakan kolom semen melalui auger berlubang yang disuntikkan grout bertekanan rendah. Teknologi ini memungkinkan kontrol mutu yang sangat baik melalui pemantauan waktu nyata terhadap tekanan, torsi, kedalaman, dan volume grout yang disuntikkan. CMC juga memiliki keunggulan dibanding stone column maupun wick drain karena tidak menghasilkan getaran dan tidak mencampur tanah dengan grout, menjadikannya cocok untuk area urban yang sensitif terhadap getaran.
Selain CMC, RIC digunakan untuk pemadatan lapisan permukaan. RIC memanfaatkan beban jatuh seberat 9 hingga 16 ton dengan frekuensi 40 hingga 80 kali per menit. Alat ini memadatkan tanah melalui energi impak yang dihasilkan oleh palu yang dijatuhkan secara hidrolik, memindahkan dan memampatkan butiran tanah secara langsung. Prosedur ini melibatkan pemantauan jumlah tumbukan, energi yang diberikan, dan kedalaman penetrasi. Jika parameter yang ditentukan tidak tercapai, RIC akan secara otomatis pindah ke titik berikutnya, atau dilakukan analisis ulang terhadap jenis tanah yang tidak responsif.
Untuk kedalaman yang lebih besar dan area reklamasi, digunakan teknologi HEIC. Dengan memanfaatkan modul pemadat non-sirkular yang ditarik oleh traktor, HEIC menciptakan impak berenergi tinggi yang mampu menembus hingga kedalaman 3 hingga 5 meter. Dibandingkan metode statis seperti bulldozer atau vibratory roller, HEIC terbukti jauh lebih efektif dalam mencapai kepadatan maksimum, bahkan dalam kondisi kadar air tanah yang jauh dari kadar optimal. Energi impak yang tinggi juga memungkinkan cakupan area kerja yang lebih luas dengan produktivitas yang sangat tinggi, mencapai lebih dari 15.000 meter persegi per jam.
Masalah Tanah Gipsum: Solusi dengan Kaolin
Karakteristik tanah gipsum sangat unik. Dalam kondisi kering, tanah ini memiliki daya dukung tinggi, namun ketika kontak dengan air, garam-garam gipsum melarut, menciptakan rongga udara dan menyebabkan struktur tanah menjadi tidak stabil. Hal ini menghasilkan penurunan drastis kekuatan geser dan potensi runtuhnya struktur di atasnya, bahkan tanpa beban eksternal tambahan. Untuk mengatasi permasalahan ini, digunakan bahan tambahan alami berupa kaolin. Kaolin dipilih karena mudah diperoleh secara lokal dan mampu meningkatkan kohesi tanah serta mengurangi laju kompresi dan pelarutan garam gipsum.
Pengujian dilakukan menggunakan metode Double Oedometer Test dan uji Triaksial. Hasil uji menunjukkan bahwa dengan penambahan kaolin, kekuatan geser tanah gipsum meningkat signifikan. Proses pencucian (leaching) selama tujuh hari juga digunakan untuk mensimulasikan efek jangka panjang interaksi antara tanah dan air. Setelah tahap pencucian, dilakukan pengujian geser langsung yang menunjukkan peningkatan kohesi secara substansial seiring bertambahnya persentase kaolin yang ditambahkan.
Proses Jet Grouting dan Quality Control
Selain teknik pemadatan dan stabilisasi, proyek ini juga menggunakan metode jet grouting sebagai bagian dari penguatan tanah. Jet grouting dilakukan dengan menyuntikkan campuran grout bertekanan tinggi ke dalam tanah melalui alat khusus, menghasilkan kolom tanah-semen yang kuat dan homogen. Campuran grout terdiri dari semen Portland, fly ash, slag, air (potable atau non-potable sesuai syarat kimia), dan dalam beberapa kasus bentonit. Setiap tahap jet grouting dikendalikan melalui sistem pemantauan otomatis yang mencatat tekanan, volume aliran, laju rotasi, dan kecepatan penarikan rod.
Sebelum produksi dimulai, dilakukan program uji awal untuk menentukan parameter optimal termasuk jenis jetting (single, double, triple), tekanan cairan, kecepatan rotasi, dan tingkat pengangkatan. Selama tahap produksi, setiap elemen jet grout dicatat secara rinci. Pemantauan dilakukan dalam waktu nyata untuk menjamin kesesuaian dengan parameter yang ditentukan pada tahap uji. Data yang direkam mencakup tekanan injeksi, kecepatan aliran, jumlah grout yang digunakan, elevasi atas dan bawah kolom, serta apakah aliran kembali spoil terjadi secara terus-menerus.
Untuk memastikan mutu, dilakukan juga uji kekuatan tekan bebas (UCS) pada inti bor atau sampel grab, uji konduktivitas hidraulik, dan pemantauan penyimpangan bor secara vertikal dan horizontal. Dalam beberapa kasus, pengujian drawdown skala penuh digunakan untuk menilai efektivitas cutoff terhadap aliran air tanah. Standar penerimaan ditetapkan untuk memastikan bahwa minimal 90% sampel memenuhi syarat kekuatan pada umur 28 hari.
Studi Kasus: Gagalnya Tanah Gipsum dan Peran Modifikasi Desain
Pada beberapa lokasi proyek, ditemukan ketidaksesuaian antara data laboratorium awal dengan performa aktual di lapangan akibat ketidakseragaman tanah gipsum. Laporan FUGRO menyoroti adanya lapisan gipsum yang berubah sifat ketika terkena air. Untuk itu, selain perbaikan teknis, desain konstruksi juga dimodifikasi agar dapat menoleransi deformasi yang terjadi secara bertahap. Monitoring menggunakan piezometer dan extensometer menjadi bagian penting untuk mendeteksi pergerakan awal dan mencegah keruntuhan dini.
Kesimpulan: Efisiensi, Ketelitian, dan Ketahanan Jangka Panjang
Strategi perbaikan tanah pada proyek Etihad Rail menunjukkan bagaimana kombinasi teknologi dapat menyelesaikan permasalahan geoteknik kompleks. Penggunaan CMC, RIC, HEIC, jet grouting, dan kaolin secara terpadu memungkinkan perbaikan struktur tanah secara menyeluruh dari permukaan hingga kedalaman beberapa meter. Pemilihan metode yang tepat didasarkan pada kondisi tanah setempat, jenis permasalahan yang dihadapi, dan tujuan akhir konstruksi. Pendekatan ini tidak hanya menjamin kekuatan dan stabilitas struktur, tetapi juga memperhatikan aspek lingkungan, efisiensi waktu, dan keberlanjutan proyek secara keseluruhan. Dengan demikian, model ini dapat menjadi acuan bagi proyek-proyek besar lainnya di wilayah dengan tanah bermasalah seperti gipsum.
Sumber : Ramy Ashraf Abdelmonem. Strategy of Soil Improvement – Method Statement Etihad Rail Stage 1, GMB CH66750 to CH67750, Marfa, Abu Dhabi. RAMY Engineering Consultants, Maret 2021.