Tanah adalah lapisan paling luar dari permukaan bumi yang terdiri dari campuran bagian batuan, material, dan bahan organik/sisa kehidupan. Tanah secara etimologi merupakan turunan dari bahasa latin yaitu Solum yang artinya adalah lantai atau dasar.
Tanah terbentuk melalui proses geologi yang melibatkan pelapukan batuan dan pengendapan bahan-bahan organic yang terjadi selama ribuan sampai jutaan tahun. Tanah secara umum memiliki susunan 50% bahan padatan (5% bahan organik dan 45% bahan mineral), 25% udara, dan 25% air.
Tanah berfungsi sebagai tempat tumbuh dan berkembang dari akar tanaman, habitat biologi sekaligus konservasi genetik, penyedia kebutuhan primer maupun sekunder, serta sebagai dasar berdirinya suatu konstruksi.
Tanah memiliki banyak jenis seperti tanah lunak (lempung lunak dan gambut), tanah liat, tanah lanau, tanah pasir, dan tanah humus. Tanah dalam pembangunan suatu konstruksi sangat memengaruhi kekokohan strukturnya terlebih lagi tanah lunak yang sering kali menyulitkan dalam pembangunan konstruksi.
Tanah lunak merupakan tanah yang masuk ke dalam tanah kohesif yang terdiri dari butir-butir kecil lempung dan lanau. Tanah lunak biasanya ada pada dataran rawa, dataran banjir, dataran pasang surut, dan dataran aluvial sungai.
Tanah lunak dibagi menjadi tiga tipe, yaitu pasir lepas, lempung lunak, dan gambut. Tanah lunak tipe pasir lepas memiliki harga pengujian penetrasi standar yaitu N kurang dari 10, tipe lempung lunak yaitu N kurang dari 4, dan tipe gambut memiliki kadar air alamiah yang tinggi.
Tanah lunak dapat diketahui secara visual melalui dapat ditembusnya dengan ibu jari minimum 25 mm atau yang memiliki kuat geser 40 kPa. Tanah lunak memiliki sifat yaitu gaya gesernya kecil, kemampatan besar, permeabilitas tinggi, dan memiliki kadar air yang tinggi. Tanah lunak menjadi permasalahan dalam pembangunan konstruksi dikarenakan menyebabkan penurunan tanah.
Penurunan tanah merupakan akibat dari adanya pembangunan konstruksi di atas tanah yang lunak. Penurunan tanah terjadi ketika lapisan tanah tersebut diberi beban dan menghasilkan tegangan pada lapisan tanah dibawahnya.
Pembebanan dalam proses penurunan tanah menyebabkan deformasi pada partikel tanah dikarenakan keluarnya air pori tanah dan berkurangnya volume tanah. Kecepatan pada penurunan tanah dapat dipengaruhi faktor seperti daya rembesan tanah dan compressibility tanah.
Selain itu, penurunan tanah juga dapat dapat dipengaruhi oleh bahan kimia, berkurangnya kadar air tanah, pembusukan organik, bencana atau kejadian alam, dan masih banyak lagi. Penurunan tanah dibagi menjadi tiga yaitu penurunan seketika, kosolidasi/primer, dan rangkak/sekunder. Selain penurunan tanah juga terdapat konsolidasi tanah yang dapat memengaruhi suatu konstruksi.
Konsolidasi tanah merupakan proses mengecilnya volume tanah jenuh sempurna secara perlahan dengan permeabilitas rendah akibat dari pengaliran sebagian air pori. Konsolidasi tanah berlangsung secara terus menerus sampai tegangan air pori mengalami kelebihan yang disebabkan kenaikan tegangan total telah hilang.
Proses konsolidasi tanah dapat dilihat menggunakan piezometer. Piezometer pada konsolidasi tanah berfungsi untuk mencatat perubahan tekanan air pori beserta waktunya. Konsolidasi tanah penurunan nya dapat dihitung menggunakan nilai mv dan p.
Penurunan pada kosolidasi tanah dibagi menjadi dua yaitu konsolidasi normal dan konsolidasi berlebih. Konsolidasi tanah dapat ditanggulangi dengan metode alternatif yaitu dengan metode vacuum consolidation.
Metode vacuum consolidation atau yang disingkat dengan VCM merupakan teknologi yang berguna dalam proses pengurangan kadar air dan udara pada tanah. Metode vacuum consolidation merupakan metode yang pertama kali dipertunjukkan oleh Kjellman pada tahun 1952.
Metode vacuum consolidation berfungsi untuk mengurangi kadar air maupun kadar udara pada tanah dan mempercepat penurunan sekaligus pemadatan tanah. Penggunaan metode vacuum consolidation dibutuhkan pemasangan Geotextile membrane air rawa atau air dalam tanah disedot melalui Perforated Vertical Drain (PVD).
Pada metode vacuum consolidation, PVD merupakan material vertical drain yang tersusun dari dua material sintetik inti drain dan selimut drain (lapisan pembungkus) berupa material Geotextile.
Pengaplikasian metode vacuum consolidation dapat diterapkan pada pembangunan jalan raya, gedung, perumahan, dan masih banyak lagi. Dalam penerapannya, metode vacuum consolidation harus memerhatikan berbagai aspek sebelum diterapkan agar berjalan secara efektif.
Aspek pertama yang perlu diperhatikan yaitu analisis terhadap karakteristik tanah untuk membantu menentukan desain darinase vertikal dan parameter vakum yang tepat. Aspek kedua yaitu pemilihan dan pemasangan drainase vertikal agar dapat berfungsi secara optimal dan efektif.
Aspek ketiga berupa pemasangan sistem membran kedap udara dimana membran kedap udara harus mampu menahan tekanan vakum tanpa terjadi kebocoran. Aspek keempat yaitu pemantauan tekanan vakum dan penurunan tanah yang terjadi secara berkala untuk menilai kemajuan konsolidasi dan melakukan penyesuaian jika diperlukan.
Aspek kelima berupa perencanaan drainase permukaan agar tidak ada air yang menggenang di area konsolidasi. Aspek terakhir yang harus diperhatikan yaitu dampak terhadap lingkungan agar tidak menimbulkan dampak negatif bagi sekitar. Setelah beberapa aspek di atas sudah terpenuhi, selanjutnya dapat dilakukan proses penerapan metode vacuum consolidation.
Proses penggunan metode vacuum consolidation dimulai dengan pemasangan drainase vertikal yang selanjutnya dilakukan penutupan area yang akan dikonsolidasi menggunakan membran kedap udara. Proses ini bertujuan untuk mempercepat aliran air keluar dari tanah sekaligus agar memastikan vakum dapat diterapkan secara efektif.
Proses berikutnya dilakukan dengan pengaplikasian vakum di bawah membran kedap udara yang telah dipasang. Proses ini bertujuan agar tekanan di dalam tanah menjadi rendah atau kandungan air yang ada di dalam tanah berkurang.
Setelah vakum dipasang, selanjutnya akan terjadi proses perpindahan kandungan air dalam tanah menuju drainase vertikal yang nantinya air tersebut akan keluar dari tanah. Pada proses ini perlu dilakukan pemantauan terhadap efektivitas proses konsolidasi dan penurunan tanah yang terjadi selama proses berlangsung selama beberapa hari sampai beberapa bulan tergantung pada jenis tanah yang digunakan.
Setelah seluruh proses telah dilaksanakan dengan baik, maka akan timbul beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan metode lainnya.
Kelebihan dari penggunaan metode vacuum consolidation yang pertama yaitu dapat mempercepat proses konsolidasi tanah dengan mengurangi tekanan pori melalui aplikasi vakum. Kelebihan kedua yaitu dapat mengurangi risiko penurunan diferensial dan kemungkinan keretakan pada struktur.
Kelebihan ketiga yaitu metode ini lebih ramah lingkungan dikarenakan tidak menggunakan bahan kimia yang dapat mencemari air tanah dan tanah itu sendiri. Kelebihan yang keempat yaitu biaya operasional yang cenderung lebih rendah dibandingkan dengan metode lain karena tidak memerlukan peralatan khusus atau bahan tambahan yang mahal.
Kelebihan yang kelima yaitu metode ini dapat digunakan di berbagai kondisi tanah dan berbagai jenis proyek konstruksi. Kelebihan yang terakhir yaitu mengurangi beban kerja dan biaya pemeliharaan pasca-proyek karena pemeliharaan. Selain kelebihan yang sudah disebutkan, tentu metode ini memiliki kekurangan dan tantangan dalam penerapannya.
Kekurangan metode vacuum consolidation yang pertama yaitu biaya awal dari operasioanal yang cukup tinggi sehingga kurang cocok untuk proyek dengan skala kecil. Kekurangan kedua yaitu keberhasilannya sangat ditentukan oleh kondisi lapangan dan kualitas pemasangan agar tidak menyebabkan pembengkakkan waktu dan biaya operasional.
Kekurangan ketiga yaitu hasil yang kurang optimal jika diterapkan pada tanah dengan permeabilitas sangat rendah karena sangat terbatasnya aliran air pada drainase vertikal. Kekurangan yang keempat yaitu perlu adanya pemantauan yang intensif selama proses konsolidasi dan dibutuhkan peralatan khusus serta tenaga kerja yang ahli dalam penanganannya.
Kekurangan yang kelima yaitu jika terjadi hujan deras atau terdapat genangan air pada area proyek dapat mengganggu proses vakum dan mengurangi efisiensi dari konsolidasi. Kekurangan terakhir dari metode ini yaitu kurang efektif untuk proyek yang membutuhkan konsolidasi dengan kedalaman yang sangat dalam karena metode ini efektif digunakan pada proyek dengan kebutuhan kedalaman konsolidasi dangkal hingga menengah.
Dari kekurangan metode vacuum consolidation di atas, muncul berbagai inovasi untuk mengatasi berbagai kekurangan dan tantangan yang ada agar metode ini semakin efektif penggunaan maupun hasilnya.
Baca juga: Kenali Pentingnya Penggunaan Alat Kelembapan Tanah dalam Pengendalian Kualitas Tanah
Inovasi terbaru pada metode vacuum consolidation yang pertama yaitu adanya penggabungan dengan prinsip teknik elektro-osmosis untuk mempercepat aliran air yang keluar dari tanah berbutir halus. Inovasi berikutnya yaitu penggunaan sensor nirkabel yang terintegrasi dengan Internet of Things pada sistem pemantauan real-time untuk meningkatkan efektivitas dan mengurangi risiko kegagalan.
Selain itu, terdapat inovasi pada penggunaan material yang lebih kuat dan fleksibel untuk menahan tekanan vakum maupun mencegah terjadinya kebocoran. Desain membran yang lebih efisien juga merupakan inovasi yang telah dikembangkan untuk memudahkan pemasangan dan meningkatkan ketahanannya.
Inovasi berikutnya yaitu penggunaan teknologi prefabrikasi pada drainase vertikal memungkinkan produksi wick drain lebih uniform dengan kualitas yang lebih tinggi ditambah lagi pemasangannya lebih cepat dan efisien.
Inovasi dalam perancangan peralatan vakum yang dapat bekerja lebih lama dan konsumsi energi yang rendah dapat mengurangi biaya operasional sekaligus meningkatkan efektivitasnya. Beberapa inovasi berguna untuk meningkatkan efektivitas dan indikator keberhasilan dalam penerapannya.
Indikator keberhasilan pada metode vacuum consolidation adalah sebagai berikut:
- Penurunan tanah yang seragam sehingga tidak menyebabkan perbedaan tinggi yang nantinya dapat merusak struktur bangunan.
- Peningkatan tekanan efektif tanah dan daya dukung tanah untuk meningkatkan kemampuan tanah dalam menahan beban struktur.
- Baiknya stabilitas dan kinerja struktur yang dibangun tanpa mengalami keretakan, deformasi, atau kerusakan lainnya.
- Jika konsolidasi terjadi lebih cepat saat dibandingkan dengan metode lainnya agar tercipta waktu pengerjaan yang lebih singkat.
- Efisiensi waktu, biaya, dan sumber daya yang diperlukan membuat metode ini lebih diekonomis dan sering dipakai.
- Sedikitnya dampak negatif terhadap lingkungan yang muncul akibat dari penggunaan metode ini.
Salah satu contoh proyek dimana indikator keberhasilan tercapai secara optimal dapat dilihat pada kesuksesan proyek Bandara Internasional Suvarnabhumi di Thailand.
Proyek Bandara Internasional Suvarnabhumi di Thailand merupakan salah satu contoh sukses yang sering dibahas dalam dunia teknik geoteknik, proyek ini dibangun di atas rawa yang memiliki kondisi tanah yang sangat lunak.
Salah satu faktor dibalik keberhasilan proyek ini dikarenakan cepatnya proses konsolidasi tanah dengan menggunakan ribuan drainase vertikal. Proyek ini melewati analisis geoteknik yang komprehensif untuk memahami karakteristik tanak di sana, penentuan jumlah, penempatan drainase vertikal, dan pengaturan sistem vakum.
Pemantauan yang ketat selama proses konsolidasi juga merupakan faktor yang memengaruhi keberhasilan proyek ini, data yang diperoleh selama proses ini digunakan untuk melakukan penyesuaian dan memastikan proses konsolidasi berjalan optimal.
Selain itu, keberhasilan dari proyek ini juga diakibatkan oleh adanya kombinasi antara penggunaan material membran kedap udara yang berkualitas dengan penggunaan pompa vakum yang mampu beroperasi dalam jangka waktu yang lama serta efisien.
Hasil akhir dari proyek ini menunjukkan hasil yang memuaskan yaitu adanya peningkatan secara signifikan dalam stabilitas dan daya dukung tanah serta penurunan tanah yang terjadi bersifat seragam dan terkendali.
Dengan analisis yang tepat, perancangan yang baik, pemantauan ketat, dan penggunaan teknologi yang canggi pada Proyek Bandara Internasional Suvarnabhumi menunjukkan potensi besar dari metode vacuum consolidation dalam mengatasi permasalahan tanah lunak pada konstruksi.
Penulis: Razan Hitana Putra
Mahasiswa S-1 Teknik Sipil, Universitas Tidar
Editor: Salwa Alifah Yusrina
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Ikuti berita terbaru Media Mahasiswa Indonesia di Google News
