Pendahuluan 

Dalam era konstruksi berkelanjutan, penggunaan bahan limbah untuk stabilisasi tanah lunak menjadi solusi inovatif yang menggabungkan manfaat ekonomi dan ekologis. Artikel ini menganalisis penelitian oleh Chmielewska dan Gosk (2022) yang menguji berbagai limbah—seperti ampas kopi, abu sekam padi, dan kaca daur ulang—untuk meningkatkan kepadatan, kekuatan geser, dan stabilitas tanah. Temuan ini relevan dengan tren circular economy dan kebutuhan mengurangi emisi karbon di industri konstruksi. 

 Metode Stabilisasi Tanah dengan Limbah 

Penelitian mengklasifikasikan metode stabilisasi tanah menjadi lima kelompok (Chu et al., 2009), dengan fokus pada penggunaan aditif limbah. Beberapa teknik utama meliputi: 

- Pencampuran mekanis: Limbah dicampur langsung dengan tanah untuk meningkatkan kepadatan. 

- Pengikatan kimia: Limbah dengan kandungan silika tinggi (seperti abu sekam padi) bereaksi secara pozzolanik. 

- Penguatan serat: Serat alami (pisang, kelapa) menambah kekuatan tarik tanah. 

Studi Kasus: 

- Limbah batu (SSW): Penambahan 20% SSW meningkatkan kepadatan tanah sebesar 3-4% dan kohesi hingga 40% (Attom & El-Emam, 2011). 

- Ampas kopi (SCG): 10% SCG meningkatkan kohesi tanah sebesar 20%, tetapi kandungan 15% justru mengurangi stabilitas (Bedaiwy et al., 2019). 

 Dampak Limbah pada Sifat Teknis Tanah 

 1. Kepadatan Maksimum & Kadar Air Optimum 

Kepadatan maksimum dan kadar air optimum tanah dapat dipengaruhi oleh berbagai bahan limbah. Penelitian menunjukkan bahwa penambahan kaca daur ulang (CWG) sebesar 20% dapat meningkatkan kepadatan tanah hingga 5% (Perera et al., 2022). Di sisi lain, penambahan serat pisang sebanyak 0.5% dapat meningkatkan kepadatan tanah hingga 7%, sementara penambahan 1% serat kenaf justru menyebabkan penurunan kepadatan. Tabel ringkasan berikut menunjukkan pengaruh beberapa bahan limbah terhadap sifat tanah: abu sekam padi (RHA) dengan kandungan optimal 20% dapat menurunkan kepadatan tanah sebesar 25% dan meningkatkan kadar air sebesar 30%, sedangkan ban bekas dengan kandungan yang sama dapat menurunkan kepadatan tanah sebesar 14% dan mengurangi kadar air sebesar 30%. Temuan ini menunjukkan bahwa pemilihan bahan limbah yang tepat sangat penting untuk mencapai karakteristik tanah yang diinginkan.

 2. Parameter Kekuatan (Kohesi & Sudut Geser) 

- Limbah kaca (CWG): 50% CWG meningkatkan sudut geser 50% tetapi mengurangi kohesi 45% (Amiri et al., 2018). 

- Serbuk gergaji: 7.5% meningkatkan kohesi dan sudut geser secara signifikan (Sun et al., 2018). 

 Kritik & Rekomendasi 

Keunggulan: 

- Ramah lingkungan: Mengurangi limbah dan emisi karbon. 

- Ekonomis: Biaya material lebih rendah dibanding semen tradisional. 

Kekurangan: 

- Efek jangka panjang: Belum ada studi komprehensif tentang dampak limbah terhadap air tanah atau ekosistem. 

- Variabilitas hasil: Efektivitas tergantung jenis tanah dan komposisi limbah. 

Contoh Aplikasi Nyata: 

Proyek jalan di Malaysia menggunakan ban bekas sebagai bahan pengisi embankment, mengurangi biaya material hingga 30% (Azam et al., 2020). 

 Kesimpulan 

Penggunaan limbah dalam stabilisasi tanah menawarkan solusi berkelanjutan untuk konstruksi, tetapi memerlukan uji lapangan lebih lanjut. Kombinasi antara limbah organik (ampas kopi) dan anorganik (kaca daur ulang) bisa menjadi strategi optimal untuk berbagai jenis tanah. 

Sumber : Chmielewska, I., & Gosk, W. (2022). Sustainable soil stabilization: the use of waste materials to improve the engineering properties of soft soils. Inżynieria Bezpieczeństwa Obiektów Antropogenicznych, 3, 34-41. 

Pendahuluan

Industri konstruksi merupakan kontributor besar emisi karbon global, sehingga muncul kebutuhan mendesak untuk solusi stabilisasi tanah yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah penggunaan biopolimer, khususnya Sodium Carboxymethyl Cellulose (NaCMC), turunan anionik dari selulosa alami yang memiliki kemampuan pengikat dan retensi kelembapan yang baik. Studi ini mengeksplorasi potensi NaCMC dalam meningkatkan sifat geoteknik tanah organik, khususnya tanah lempung organik (organic silt), dengan fokus pada peningkatan kekuatan tekan tanpa konfinen (UCS), penurunan konduktivitas hidraulik (HC), dan peningkatan kekuatan subgrade melalui uji California Bearing Ratio (CBR)1.

Metode Penelitian

Tanah organik yang digunakan berasal dari Ariyalur, Tamil Nadu, India, dengan kandungan organik 13,6% dan indeks swell diferensial 35%. NaCMC ditambahkan ke tanah dalam konsentrasi 0,25% hingga 1,00% berat kering tanah, kemudian dilakukan pengujian pada berbagai periode curing (0, 7, 14, dan 28 hari). Pengujian meliputi:

• Kompaksi standar untuk menentukan optimum moisture content (OMC) dan maximum dry unit weight (MDU).
• Uji kekuatan tekan tanpa konfinen (UCS).
• Uji konduktivitas hidraulik (HC).
• Uji CBR untuk menilai kekuatan subgrade.
• Analisis mikrostruktur menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).
• Analisis kimia menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR).
• Uji pH untuk menilai reaksi tanah terhadap lingkungan asam dan basa1.

Hasil dan Diskusi

1. Karakteristik Kompaksi

Penambahan NaCMC tidak secara signifikan mengubah OMC, yang tetap sekitar 17,5% hingga 17,8%. Namun, MDU menurun dari 16,8 kN/m³ menjadi 14,9 kN/m³ pada dosis 1,00% NaCMC. Penurunan MDU ini disebabkan oleh sifat hidrofobik NaCMC yang meningkatkan adsorpsi air dan membentuk gel viskos yang mengisi pori-pori tanah, sehingga menghambat interaksi antar partikel dan menambah ruang kosong (voids)1.

2. Peningkatan Kekuatan Tanah

• Unconfined Compression Strength (UCS) meningkat drastis hingga 76,7% pada dosis 0,5% NaCMC setelah 28 hari curing, menunjukkan penguatan signifikan tanah organik yang biasanya lemah1.
• Hydraulic Conductivity (HC) menurun hingga 91,7% pada dosis yang sama, mengindikasikan kemampuan NaCMC dalam mengurangi permeabilitas air dan meningkatkan retensi air tanah.
• Compression Index berkurang sebesar 50%, menandakan penurunan kompresibilitas tanah.
• California Bearing Ratio (CBR) meningkat sebesar 33,2%, mengubah tanah dari kualitas sangat buruk menjadi subgrade yang layak untuk aplikasi perkerasan jalan1.

3. Mekanisme Penguatan

Analisis SEM mengungkapkan bahwa NaCMC tidak membentuk senyawa kimia baru dengan tanah, melainkan membentuk benang fibrous yang mengikat partikel tanah secara fisik. Ini memperkuat struktur tanah tanpa merusak sifat kimia alami tanah. XRD dan FT-IR mengonfirmasi tidak adanya reaksi kimia baru, sehingga stabilisasi bersifat fisik dan mekanis1.

4. Studi Kasus dan Angka Penting

• Pada dosis optimum 0,5% NaCMC, UCS meningkat dari nilai dasar tanah organik yang rendah menjadi hampir dua kali lipat.
• HC yang menurun drastis menunjukkan potensi NaCMC dalam mengendalikan aliran air tanah, penting untuk mencegah erosi dan meningkatkan kestabilan fondasi.
• Peningkatan CBR sebesar 33,2% mengindikasikan aplikasi praktis untuk perkerasan jalan di daerah dengan tanah organik yang biasanya tidak stabil.

5. Implikasi Lingkungan dan Industri

Penggunaan NaCMC sebagai stabilisator tanah menawarkan alternatif yang ramah lingkungan, biodegradable, dan berkelanjutan dibandingkan bahan kimia tradisional seperti semen dan kapur yang menghasilkan emisi karbon tinggi. Dengan sifatnya yang alami dan tidak merusak struktur kimia tanah, NaCMC dapat diintegrasikan dalam praktik teknik sipil modern untuk mendukung konstruksi hijau dan pengelolaan sumber daya tanah yang lebih baik1.

Opini dan Perbandingan dengan Penelitian Lain

Dibandingkan dengan biopolimer lain seperti xanthan gum dan guar gum, NaCMC menunjukkan keunggulan dalam hal peningkatan deformasi maksimum (failure strain) yang lebih tinggi, memberikan fleksibilitas mekanis pada tanah yang distabilisasi. Hal ini penting untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan terhadap deformasi dinamis seperti pada fondasi bangunan dan perkerasan jalan. Namun, perlu penelitian lebih lanjut untuk menguji ketahanan jangka panjang dan perilaku NaCMC di berbagai tipe tanah dan kondisi lingkungan1.

Kesimpulan

Penelitian ini membuktikan bahwa Sodium Carboxymethyl Cellulose (NaCMC) adalah stabilisator tanah yang efektif dan berkelanjutan untuk tanah organik. Dengan dosis optimum 0,5%, NaCMC secara signifikan meningkatkan kekuatan tekan tanpa konfinen, menurunkan permeabilitas, dan meningkatkan kekuatan subgrade tanah. Mekanisme penguatan bersifat fisik melalui pembentukan jaringan fibrous yang mengikat partikel tanah tanpa perubahan kimia. Penggunaan NaCMC dapat menjadi solusi inovatif dalam teknik geoteknik yang mendukung pembangunan berkelanjutan dan pengurangan dampak lingkungan.

Sumber: Sujatha, E.R.; Kannan, G. An Investigation on the Potential of Cellulose for Soil Stabilization. Sustainability, 2022, 14, 16277.

Dalam dunia konstruksi bangunan bertingkat dan struktur bawah tanah seperti basement, teknologi penyangga galian fondasi dalam (deep foundation pit support) menjadi salah satu faktor krusial dalam menjamin stabilitas, keselamatan, dan efisiensi proyek. Paper ini menelaah beragam pendekatan teknologi penyangga yang digunakan dalam pembangunan kawasan hunian bertingkat di Jiangxi, Tiongkok Selatan. Dengan semakin padatnya pemanfaatan lahan dan meningkatnya tuntutan teknis dalam konstruksi bawah tanah, kombinasi metode seperti diaphragm wall, struktur angkur tarik, serta barisan tiang bor menjadi solusi yang wajib disesuaikan dengan kondisi hidrogeologi dan lingkungan sekitar proyek.

Latar Proyek: Tantangan Fondasi dalam di Pinggiran Kota Jiangxi

Spesifikasi Proyek:

• Lokasi: Distrik hunian suburban, Jiangxi Selatan, Tiongkok
• Bangunan utama: 32 lantai + 2 basement
• Kedalaman galian: 12 meter di bawah muka air tanah
• Panjang perimeter galian: 180 meter

Tantangan Lokasi:

• Banyak pipa bawah tanah dan bangunan relokasi di sisi selatan proyek
• Sistem referensi desain terbatas, karena minimnya data historis
• Selama pengerjaan dinding pandu (guide wall), lumpur keluar dan mencemari lingkungan, berujung sanksi administratif

Teknologi Penyangga Galian: Ragam Metode dan Kombinasi Strategis

1. Dinding Diafragma (Diaphragm Wall)

Kelebihan:

• Kekakuan tinggi → mampu menahan gaya lateral besar
• Tahan air → cocok untuk daerah dengan muka air tanah tinggi
• Minim gangguan pada lingkungan sekitar

Tahapan konstruksi:

1. Perataan lahan & pembuatan dinding pandu (1.2–1.5 m kedalaman)
2. Slurry retaining & trenching
3. Pemasangan concrete wall dengan metode pipa tremie
4. Penyambungan segmen

Aplikasi: Menjadi pilihan utama di proyek ini karena kualitas air tanah dan kebutuhan kekakuan tinggi.

2. Struktur Angkur Tarik (Anchor-Pull Retaining)

Konsep: Menggunakan batang angkur pratekan (prestressed anchor) untuk menahan tekanan lateral tanah di sekitar galian.

Keunggulan:

• Efektif pada area dengan kualitas tanah buruk
• Dapat diaplikasikan tanpa banyak terganggu oleh pipa bawah tanah atau bangunan sekitar
• Meningkatkan daya dukung lateral tanah sekitar

Catatan teknis:

• Panjang angkur tidak boleh terlalu panjang tanpa peningkatan kekuatan ikat; bisa berakibat beban gagal ditahan.

3. Barisan Tiang (Row Pile Support)

Tahapan:

1. Pengeboran
2. Pemasangan kerangka tulangan
3. Pengecoran beton bertahap

Kunci sukses:

• Jarak antar tiang harus sesuai standar desain
• Diagram hubungan posisi pondasi & galian penting untuk menghindari gangguan terhadap fondasi bangunan lama (lihat Gambar 1 pada artikel)

Aplikasi: Dipilih di proyek ini untuk melengkapi peran dinding diafragma, terutama pada area dengan tingkat risiko menengah.

4. Dinding Turap Baja (Steel Sheet Pile)

Keunggulan:

• Bisa digunakan kembali (reusable)
• Cocok untuk dinding vertikal sempit

Kelemahan:

• Biaya tinggi
• Kurang cocok untuk jenis tanah tertentu

Aplikasi: Tidak digunakan dalam proyek ini karena faktor ekonomi dan ketidakcocokan tanah.

Evaluasi Proyek: Integrasi Strategis untuk Minimalkan Risiko

Karena kombinasi tantangan lingkungan seperti tinggi muka air tanah, keberadaan pipa bawah tanah, dan permukiman warga, tim konstruksi memutuskan:

• Menghindari sheet pile
• Fokus pada kombinasi diaphragm wall + row pile
• Menggunakan anchor-pull di area tanah lunak atau risiko tinggi

Strategi ini berhasil meminimalkan deformasi tanah, mencegah insiden retakan struktur sekitar, dan mengurangi insiden kecelakaan kerja.

Studi Kasus Lapangan: Peristiwa Lumpur dan Pelanggaran Lingkungan

Pada tahap awal pembangunan dinding pandu, lumpur dari pengeboran mengalir keluar dan mencemari jalan umum, hingga menyebabkan:

• Akumulasi lumpur di akses proyek
• Pelanggaran estetika kota
• Sanksi administratif dari pemerintah daerah

Pelajaran penting: Pengelolaan limbah pengeboran dan lumpur harus menjadi prioritas utama dalam proyek galian dalam di kawasan padat penduduk.

Rekomendasi Manajemen Konstruksi: Fokus pada Keselamatan dan Lingkungan

1. Pemilihan Metode Sesuai Karakter Proyek

Pendekatan berbasis studi geoteknik lokal diperlukan. Jangan hanya menggunakan metode “standar industri”, tapi lakukan:

• Analisis hidrogeologi
• Evaluasi beban lateral dan batas toleransi deformasi
• Perhitungan risiko terhadap struktur sekitar

2. Penguatan Kesadaran Keselamatan

Sebagian besar insiden terjadi karena:

• Kurangnya disiplin teknisi lapangan
• Desain penyangga hanya berdasarkan “pengalaman”
• Pengabaian SOP keselamatan

3. Proteksi Lingkungan: Lumpur & Limbah

• Kolam pengolahan lumpur wajib disiapkan sejak awal
• Sistem drainase internal harus dirancang sebelum pengeboran
• Penjadwalan pekerjaan basah harus mempertimbangkan cuaca

Analisis Perbandingan Pendekatan

Dalam perencanaan sistem penyangga untuk konstruksi bangunan bawah tanah atau struktur pendukung, pemilihan metode sangat dipengaruhi oleh faktor biaya, kekakuan, dampak lingkungan, dan keunggulan teknis masing-masing metode. Diaphragm wall merupakan metode dengan biaya tinggi namun menawarkan kekakuan yang sangat tinggi dan gangguan lingkungan yang rendah, menjadikannya pilihan ideal untuk proyek di area perkotaan yang padat dan membutuhkan ketahanan terhadap air. Sementara itu, metode anchor-pull memberikan keseimbangan antara biaya menengah dan kekakuan tinggi, dengan tingkat gangguan lingkungan yang rendah, sehingga sangat cocok untuk kondisi tanah lunak. Row pile menawarkan solusi dengan biaya sedang dan kekakuan menengah, serta gangguan lingkungan yang relatif moderat, menjadikannya pilihan fleksibel untuk berbagai jenis proyek. Di sisi lain, steel sheet pile memiliki biaya tinggi dan kekakuan rendah, namun dapat digunakan kembali dan memiliki tingkat gangguan lingkungan yang tinggi, menjadikannya lebih cocok untuk aplikasi sementara atau proyek yang memerlukan mobilisasi cepat. Perbandingan ini menekankan pentingnya penyesuaian metode penyangga berdasarkan kebutuhan teknis dan kondisi lingkungan proyek secara spesifik.

Kesimpulan: Fondasi Dalam Bukan Hanya Masalah Teknis, Tapi Strategis

Studi ini menunjukkan bahwa keberhasilan proyek fondasi dalam tidak hanya bergantung pada kekuatan struktur, tapi juga manajemen risiko, pemilihan metode yang tepat, dan kepatuhan pada protokol keselamatan serta lingkungan. Teknologi penyangga seperti diaphragm wall, anchor-pull, dan row pile menjadi tulang punggung proyek galian dalam modern, asalkan dipilih berdasarkan analisis teknis dan bukan sekadar pengalaman. Bagi dunia konstruksi di negara berkembang, terutama di wilayah urban padat dan bertanah lunak seperti Jakarta, Surabaya, atau Medan, pendekatan ini sangat relevan dan dapat diadopsi untuk meningkatkan ketahanan struktur dan keselamatan kerja.

Sumber : Zhuan Zhang, Sheng Zhang, & Siming Lu. Application of Supporting Construction Technology for Deep Foundation Pit in Building Foundation Engineering. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Vol. 787 (2021), Paper No. 012177.

Pendahuluan: Tantangan Geoteknik di Bawah Permukaan

Dalam banyak proyek infrastruktur, masalah utama bukan pada struktur di atas tanah, tetapi pada kondisi tanah di bawahnya. Ketika tanah memiliki karakteristik lemah dan muka air tanah yang tinggi, maka fondasi standar seperti raft foundation sering gagal menahan beban struktur secara stabil. Dalam konteks tersebut, desain fondasi yang responsif terhadap kondisi tanah dan muka air menjadi keharusan. Studi oleh Nazile Ural dan Abdulselam Gergin menyajikan pendekatan berbasis numerik dengan perangkat lunak Plaxis 2D untuk mengevaluasi desain fondasi pada berbagai tipe tanah bermasalah dengan muka air tinggi, baik dalam kondisi statis maupun seismik.

Latar Belakang dan Tujuan Penelitian

Penelitian ini mengevaluasi dua sistem fondasi utama:

• Raft foundation
• Piled raft foundation

Diuji pada:

• 6 profil tanah bermasalah
• 2 tingkat muka air tanah: -2,0 m dan -5,0 m
• Beban struktur aktual dari bangunan pelayanan publik
• Simulasi gempa berkekuatan M = 5.4

Tujuannya adalah mengetahui pengaruh muka air tanah terhadap deformasi vertikal fondasi dan menentukan konfigurasi fondasi yang paling stabil serta ekonomis.

Metodologi: Simulasi Fondasi dengan Plaxis 2D

Karakteristik Tanah dan Model

Masing-masing model memiliki dua lapisan:

• Lapisan atas setebal 10 m
• Lapisan bawah setebal 56 m

Jenis tanah yang diuji meliputi:

• SC (clayey sand)
• SM (silty sand)
• ML (low plasticity silt)
• MH (high plasticity silt)
• CL (low plasticity clay)
• CH (high plasticity clay)
• GC (clayey gravel)

Setiap tanah dimodelkan menggunakan parameter Modulus Young, Poisson ratio, sudut geser dalam, dan kohesi. Seluruh model dianalisis di muka air -2,0 m dan -5,0 m dengan fondasi seluas 22 x 50 m.

Desain Fondasi dan Parameter Simulasi

1. Raft Foundation

• Tebal pelat: 0,5 m
• Modulus elastisitas: 6 × 10⁶ kN/m
• Berat unit: 6 kN/m/m
• Batas penurunan diperbolehkan: 40–100 mm

2. Piled Raft Foundation

• Panjang tiang: 10 m, 15 m, 20 m, 25 m
• Diameter tiang: 0,8 m
• Jarak antar tiang: 2,0 m
• Kapasitas geser kulit (Tskin): 100–200 kN/m
• Gaya maksimum per tiang: 500 kN

Hasil Analisis Statis: Penurunan pada Raft Foundation

Pada muka air -2,0 m, raft foundation mengalami penurunan yang lebih besar dibandingkan dengan -5,0 m, membuktikan bahwa kedalaman muka air tanah sangat memengaruhi deformasi vertikal.

Penurunan tertinggi terjadi pada:

• Model 4: MH-SM
• Model 3: ML-SM

Penurunan terendah ditemukan pada:

• Model 2: SM-GC

Artinya, tanah dengan dasar GC (gravelly clay) memberikan respons deformasi terbaik dibandingkan dasar SM (silty sand).

Hasil Piled Raft Foundation: Efektivitas terhadap Penurunan

Pengujian sistem piled raft foundation menunjukkan bahwa penambahan panjang tiang secara signifikan menurunkan deformasi vertikal pondasi, terutama pada kondisi muka air tanah tinggi. Berdasarkan hasil simulasi, penurunan rata-rata vertikal untuk panjang tiang 10 meter berkisar antara 36–131 mm pada muka air tanah -2.0 m, dan 32–116 mm pada -5.0 m. Seiring peningkatan panjang tiang menjadi 15, 20, hingga 25 meter, nilai penurunan semakin menurun secara konsisten. Pada panjang tiang 25 meter, penurunan hanya berada pada kisaran 27–101 mm (GWL -2.0 m) dan 24–90 mm (GWL -5.0 m). Efektivitas paling tinggi terjadi pada panjang tiang 25 meter, di mana deformasi dapat berkurang hingga 60% dibandingkan dengan penggunaan raft foundation tanpa tiang. Hal ini membuktikan bahwa desain piled raft yang tepat, terutama dalam hal kedalaman tiang, sangat berperan dalam mengendalikan penurunan vertikal dan meningkatkan stabilitas struktur di atas tanah bermasalah.

Analisis Beban Gempa: Efek Seismik Terhadap Fondasi

Simulasi beban gempa dengan magnitudo M = 5.4 dilakukan setelah proses pembebanan statik untuk mengevaluasi kinerja fondasi dalam kondisi dinamis. Hasil analisis menunjukkan bahwa pada arah horizontal (Ux), baik sistem raft foundation maupun piled raft foundation memberikan respons yang relatif serupa, menunjukkan kestabilan lateral yang hampir setara. Namun, perbedaan mencolok muncul pada arah vertikal (Uy), di mana raft foundation mengalami penurunan vertikal yang lebih besar dibandingkan piled raft. Persentase peningkatan deformasi vertikal pada raft dibanding piled raft bervariasi tergantung model tanah yang digunakan, dengan selisih mencapai 8% pada Model 1, 13% pada Model 2, 6% pada Model 3, 4% pada Model 4, dan 28% pada Model 5, sementara pada Model 6 hampir tidak terdapat perbedaan. Temuan ini mengindikasikan bahwa piled raft foundation memberikan performa vertikal yang lebih stabil dalam kondisi gempa, khususnya pada tanah yang lunak atau kurang padat seperti pada Model 5.

Analisis Berdasarkan Kombinasi Tanah

Lapisan Dasar GC (Clayey Gravel)

• Respon terbaik terhadap beban statik dan gempa
• Model 2 dan 1 menunjukkan penurunan minimal

Lapisan Dasar SM (Silty Sand)

• Respon paling buruk
• Model 3 dan 4 mengalami penurunan maksimum bahkan setelah penggunaan piled raft

Hal ini mengindikasikan sifat dinamis tanah silty yang sangat sensitif terhadap muka air dan gaya lateral gempa.

Kritik dan Pengembangan

Kelebihan Penelitian

• Komprehensif: menggabungkan statik, dinamis, dan variasi muka air tanah
• Akurat: menggunakan data beban aktual dan parameter fisik sesuai referensi teknik sipil

Kekurangan

• Tidak membahas biaya konstruksi antara raft vs piled raft
• Belum ada integrasi model numerik berbasis AI/ML untuk prediksi cepat

Implikasi Industri: Praktik Terbaik Desain Fondasi

Studi ini dapat diadaptasi pada:

• Proyek pemukiman dataran rendah (misal Jakarta, Bangkok)
• Pembangunan jembatan atau pelabuhan di wilayah berair dangkal
• Konstruksi di area rawan gempa dengan muka air tanah tinggi

Rekomendasi:

• Gunakan fondasi tipe piled raft untuk daerah dengan lapisan dasar SM atau MH
• Terapkan sistem drainase permanen untuk menurunkan muka air tanah
• Gunakan simulasi Plaxis atau software serupa sejak tahap perencanaan

Kesimpulan: Pilihan Fondasi Menentukan Stabilitas Bangunan

Piled raft foundation terbukti efektif dalam mengurangi penurunan fondasi hingga 60%, terutama pada tanah dengan karakteristik bermasalah dan muka air tanah tinggi. Panjang tiang yang lebih besar, serta kondisi tanah dasar yang kaku seperti GC, menghasilkan performa terbaik. Dalam desain fondasi modern, pendekatan berbasis numerik seperti Plaxis 2D sangat membantu untuk:

• Evaluasi risiko deformasi
• Pengambilan keputusan desain
• Optimasi biaya dan keamanan

Sumber : Ural, Nazile & Gergin, Abdulselam (2020). Foundation Design on Problematic Soils with High Underground Water Level. Revista de la Construcción, Vol. 19(3), 233–245.

Latar Belakang dan Signifikansi Penelitian 

Pondasi rakit bertiang (piled raft foundation) telah menjadi solusi populer untuk konstruksi di tanah lunak karena kemampuannya mendistribusikan beban secara merata dan mengurangi penurunan (settlement). Namun, tantangan seperti tingginya momen lentur dan biaya konstruksi mendorong inovasi, salah satunya dengan penggunaan geo-foam sebagai material cushion. Penelitian oleh Gultom dkk. (2021) ini mengeksplorasi efektivitas geo-foam (EPS) dalam mengurangi penurunan pondasi rakit bertiang melalui pendekatan eksperimen laboratorium dan simulasi numerik dengan PLAXIS 2D. 

Metodologi dan Studi Kasus 

Penelitian ini menggabungkan dua metode utama: 

1. Eksperimen Laboratorium: 

   - Model pondasi rakit bertiang dengan dimensi 2 x 1.5 x 1.5 m diuji di bawah beban statis bertahap (2.5–12.5 kN). 

   - Variasi kondisi air tanah (GWL) dan ketebalan geo-foam (50 cm dan 90 cm) diuji untuk melihat pengaruhnya terhadap penurunan. 

2. Simulasi Numerik (PLAXIS 2D): 

   - Model tanah menggunakan kriteria Mohr-Coulomb dengan elemen segitiga 15-node. 

   - Tiga skenario GWL dianalisis: 

• Kasus 1: GWL jauh di bawah tiang (kondisi kering). 
• Kasus 2: GWL di dasar EPS. 
• Kasus 3: GWL di atas EPS (kondisi basah penuh). 

Temuan Kunci dan Angka Penting 

- Pengurangan Penurunan: 

• Pada beban 10 kN, pondasi dengan geo-foam di Kasus 2 (GWL di dasar EPS) mengalami penurunan 3.0 cm, turun 50% dibandingkan kondisi kering (6.0 cm). 
• Di Kasus 3 (GWL di atas EPS), penurunan hanya berkurang 20% (2.5 cm), menunjukkan bahwa posisi GWL sangat kritis. 

- Peran Hidrostatik: 

•   Geo-foam berfungsi sebagai penyedia tekanan hidrostatik ke atas (uplift), yang mengurangi beban efektif pada tanah. 

- Ketebalan Geo-Foam: 

•    Perbedaan ketebalan (50 cm vs. 90 cm) tidak signifikan dalam mengurangi penurunan, tetapi memengaruhi respons uplift. 

Analisis dan Nilai Tambah 

1. Kritik terhadap Desain Konvensional: 

   - Penelitian ini mengungkap kelemahan pondasi konvensional yang mengabaikan interaksi tanah-struktur-waktu, terutama di tanah lunak. 

2. Perbandingan dengan Penelitian Lain: 

   - Studi oleh Sharma dkk. (2015) menunjukkan bahwa cushion fleksibel (seperti EPS) lebih efektif daripada material kaku dalam redistribusi beban. 

   - El-Gendy (2018) menemukan bahwa sistem unconnected piled raft dengan EPS lebih stabil di bawah beban dinamis. 

3. Aplikasi di Dunia Nyata: 

   - Teknik ini cocok untuk proyek di daerah rawa atau pesisir dengan water table tinggi, seperti di Semarang atau Jakarta. 

Kesimpulan dan Rekomendasi 

Geo-foam terbukti efektif mengurangi penurunan pondasi hingga 50%, terutama jika dipasang dengan mempertimbangkan posisi GWL. 

Rekomendasi untuk Praktisi: 

• Lakukan analisis GWL sebelum memilih ketebalan geo-foam.
• Kombinasikan dengan pile pendek untuk tanah lunak dangkal dan pile panjang untuk kontrol penurunan. 

Sumber : Gultom, J., Pratikso, H., Rochim, A., & Taufik, S. (2021). Behavior of Piled Raft Foundation in Soft Clay Layer with Geo-Foam Application. BIRCI Journal. 

Pondasi adalah elemen tak tergantikan dalam kestabilan struktur bangunan. Namun, tantangan terbesar muncul saat konstruksi dilakukan di daerah bertanah lunak, yaitu tanah yang memiliki kadar air tinggi, kekuatan geser rendah, dan sifat mudah mengalami deformasi. Kondisi ini umum ditemukan di wilayah bekas rawa, danau, atau delta sungai yang banyak tersebar di kawasan pesisir Asia Tenggara termasuk Indonesia.

Makalah yang ditulis oleh Yi Liu dari Henan Transportation Vocational and Technical College membahas secara menyeluruh tentang desain dan teknologi konstruksi rekayasa fondasi di daerah bertanah lunak. Artikel ini menyajikan sintesis teori, praktik teknik, dan strategi konstruksi terkini, yang dapat menjadi acuan utama bagi insinyur sipil dalam menghadapi proyek pembangunan di lingkungan geoteknik yang sulit.

Karakteristik Geologis Tanah Lunak dan Dampaknya

Jenis-Jenis Tanah Lunak

• Tanah kolodial organik: kaya bahan organik, sangat plastis, mudah mengalir, dan mengalami penurunan besar.
• Tanah lempung kohesif: plastis, punya kohesi kuat, tapi rentan terhadap deformasi jangka panjang.
• Tanah pasir lepas: gesekan antarpartikel rendah, sehingga daya dukung sangat terbatas.

Ciri Geologi Tanah Lunak:

• Distribusi tidak merata
• Kadar air tinggi
• Struktur berlapis kompleks
• Rentan terhadap pengaruh musiman (hujan dan fluktuasi air tanah)

Dampaknya: fondasi di atas tanah lunak sering mengalami penurunan diferensial, retakan struktural, dan kegagalan stabilitas, terutama jika tidak dilakukan perlakuan tanah yang tepat.

Metode Desain Rekayasa Fondasi di Tanah Lunak

A. Teknik Perkuatan Tanah

1. Teknik Penguatan (Reinforcement):

• Tiang pancang dan tiang campur (mixing piles): memperbaiki kekuatan geser dan mengurangi penurunan.
• Balok bawah tanah dan dinding kaku: menyebarkan beban secara merata.
• Contoh aplikasi: proyek pemukiman di wilayah delta Sungai Yangtze menggunakan tiang beton bertulang + tanah semen → berhasil mengurangi penurunan 50% dalam 12 bulan.

2. Teknik Peningkatan (Improvement):

• Agen stabilisasi: seperti semen, kapur, dan bahan kimia untuk memperkuat ikatan antar partikel tanah.
• Injeksi cair/gas: untuk mengubah struktur pori tanah.
• Perhatian: perlu kontrol rasio pencampuran dan kedalaman penetrasi agar hasil efektif.

3. Teknik Prakonstruksi (Preprocessing):

• Sistem drainase: untuk menstabilkan kadar air tanah.
• Pra-tekan (preload): menerapkan beban sebelum pembangunan → mempercepat konsolidasi.
• Preloading sukses digunakan di Proyek Pelabuhan Shenzhen, mempercepat konsolidasi hingga 8 bulan lebih awal dibanding metode konvensional.

B. Pemilihan dan Desain Jenis Fondasi

1. Fondasi Dangkal:

• Raft slab: mendistribusikan beban ke area lebih luas, cocok untuk bangunan bertingkat rendah.
• Pelat beton/cantilever: menambah kekakuan dan menahan gaya horisontal.

2. Fondasi Dalam:

• Tiang bor dan tiang pancang: mencapai lapisan tanah keras, cocok untuk struktur berat.
• Fondasi pier: digunakan di lokasi dengan kedalaman tanah lunak ekstrem.

Prinsip desain: sesuaikan tipe fondasi dengan data geologi lokal, seperti kedalaman lapisan lunak, kadar air, dan struktur butiran.

C. Pemilihan Material & Kontrol Kualitas

1. Material Perkuatan:

• Beton mutu tinggi (misal: K300–K400) untuk tiang pancang.
• Agen stabilisasi: semen Portland, kapur, fly ash.

2. Material Struktur:

• Beton tahan air dan kuat tekan tinggi.
• Baja tulangan standar ASTM dengan lapisan pelindung karat.
• Drainase dan sistem geotekstil untuk mencegah penetrasi air berlebih.

Catatan penting: kualitas beton dan baja sangat menentukan masa pakai fondasi, terutama dalam lingkungan lembap dan korosif.

Teknik Konstruksi di Lapangan

1. Persiapan Pra-Konstruksi

• Survei geoteknik menyeluruh: tentukan kedalaman lapisan lunak, posisi muka air tanah.
• Evaluasi desain rekayasa: agar semua variabel tanah lunak tercakup.
• Perencanaan lingkungan & keselamatan: untuk meminimalisasi dampak ekologis dan risiko kerja.

2. Pelaksanaan Teknik Perkuatan di Lapangan

• Kontrol parameter teknis: kedalaman tiang, tekanan injeksi, dan densitas material.
• Monitoring selama konstruksi: instrumen geoteknik seperti piezometer & settlement gauge.
• Penanganan masalah umum: seperti kebocoran lumpur atau pemadatan tidak merata → harus segera direspon teknis.

3. Pengawasan Kualitas Konstruksi

• Pengujian kualitas bahan di lapangan: slump test beton, uji kuat tekan.
• Pengecekan vertikalitas tiang fondasi dan kepadatan tanah hasil stabilisasi.
• Dokumentasi dan inspeksi berkala di semua tahap konstruksi.

Pemeliharaan Pasca-Konstruksi

1. Sistem Monitoring Terstruktur

• Monitoring deformasi: pemasangan inclinometer & settlement marker.
• Pengukuran berkala kadar air tanah & gaya tekan.

2. Inspeksi dan Diagnostik

• Rutin periksa retak struktur, penurunan, atau rembesan.
• Jika ada indikasi kegagalan → analisis cepat dan tindakan perkuatan lokal.

3. Tindakan Pemeliharaan

• Perbaikan drainase
• Rekondisi retakan dengan epoxy atau injeksi grout
• Penguatan lokal pada fondasi yang melemah

4. Evaluasi Data Monitoring

• Interpretasi kuantitatif: perubahan gaya geser, distribusi tekanan, kemiringan
• Dasar penyusunan rencana perawatan jangka panjang

Tinjauan Kritis dan Hubungannya dengan Tren Industri

1. Perlunya Inovasi Adaptif

Kondisi geoteknik tanah lunak sangat bervariasi. Maka, pendekatan desain dan konstruksi tak bisa satu pola. Perlu integrasi teknologi terbaru seperti:

• Metode CPTu (Cone Penetration Test with pore pressure)
• Geotekstil cerdas (smart textile sensors)
• Machine learning untuk prediksi penurunan

2. Koneksi dengan Infrastruktur Strategis

Proyek seperti:

• Jembatan Suramadu
• Pelabuhan Patimban
• Tol pesisir Sumatra menghadapi tantangan serupa dalam rekayasa fondasi di tanah lunak. Studi ini memberikan kerangka aplikatif yang sangat berguna bagi proyek-proyek tersebut.

3. Kesadaran Lingkungan

Desain yang baik juga harus mempertimbangkan:

• Dampak drainase terhadap ekosistem lokal
• Stabilitas pasca-gempa di tanah lunak
• Material yang ramah lingkungan dan daur ulang

Kesimpulan: Stabilitas Tanah Lunak Dimulai dari Desain yang Cerdas

Desain dan teknologi konstruksi fondasi di tanah lunak adalah kombinasi antara analisis geologi mendalam, strategi perkuatan yang tepat, pemilihan material presisi, dan pengawasan kualitas ketat. Studi ini menyajikan panduan komprehensif untuk menghadapi salah satu tantangan paling kompleks dalam dunia teknik sipil.

Dengan penerapan prinsip-prinsip yang dibahas, para praktisi teknik dapat merancang fondasi yang aman, stabil, dan tahan lama, bahkan dalam kondisi tanah yang paling tidak bersahabat sekalipun.

Sumber : Liu, Yi. Research on foundation engineering design and construction technology in soft soil area. Journal of Civil Engineering and Urban Planning (2024), Clausius Scientific Press.