Solusi Perbaikan Tanah Dengan Polyurethane Grouting

Polyurethane Grouting. Salah satu perbaikan tanah adalah dengan metode grouting. Grouting disini adalah merupakan pekerjaan memasukan bahan yang masih dalam keadaan cair untuk perbaikan tanah, dengan cara tekanan, sehingga bahan tersebut akan mengisi semua retak-retak dan lubang-lubang, kemudian setelah beberapa saat bahan tersebut akan mengeras, dan menjadi satu kesatuan dengan tanah yang ada.

Asal Mula Polyurethane Grouting

Polyurethane grout bereaksi dengan air dan menghasilkan CO2. Dalam banyak kasus, grouting poliuretan telah terbukti sukses terlaksana dibanding dengan metode lainnya. Sebuah studi eksperimental pada grouting polyurethane diselesaikan pada tahun 1998 di Chalmers University of Technology di Swedia (Andersson, 1998).

Penelitian tersebut bertujuan untuk mempelajari grout polyurethane dan mengamati faktor faktor yang mengatur proses reaksi, untuk meningkatkan pengetahuan tentang apa yang  mempengaruhi jalannya peristiwa selama operasi grouting. Kesimpulannya peneltian tersebut memberikan rekomendasi grouting untuk aplikasi poliuretan di batuan.

Pelaksanaan Grouting

Biasanya untuk mendapatkan data dan contoh dari lapisan di bawah tanah dengan menggunakan core drill, yang dilakukan di tempat bagian dalam tanah yang direncanakan untuk menerima beban dari bangunan.

Ada 2 macam core drill, untuk diameter yang kecil, dan ada yang untuk diameter yang besar disebut shot drill. Diameter besar dapat sampai lebih dari 75 cm, sehingga diharapkan masih dapat masuk, dan melihat formasi dari lapisan tanah, selain juga mendapatkan tanah dari hasil core drill tersebut.

Cara untuk mendapatkan profil tanah ini dilaksanakan pada beberapa tempat dengan jumlah tertentu yang ditentukan oleh ahlinya atau foundation engineer. Untuk perkiraan sementara secara kasar, dapat juga diperkirakan dengan cara memasukkan air dengan tekanan ke dalam lubang bor tanah, dengan melalui pipa diameter 2 inch dengan panjang sesuai kebutuhan, yang tertutup rapat dengan lubang tanahnya, biasanya dengan seal dari karet.

Pelaksanaan Grouting sebagai perkuatan lapisan tanah

Dengan memasukkan air tersebut, jika laju aliran air berkurang secara cepat dan terjadi penambahan tekanan airnya (dilihat pada pressure gauge), ini dapat diartikan retakan-retakan tanahnya sedikit dan dapat diperbaiki dengan cement grout.

Tetapi jika terjadi sebaliknya dimana laju aliran airnya besar, dengan hanya sedikit atau tidak ada penambahan tekanan, ini menunjukkan formasi tanah yang poreus, dan retakanretakan tanah yang besar. Disini perlu grout dengan jumlah bahan yang banyak.

Dalam praktiknya, pelaksanaan grouting tersebut dimanfaatkan untuk berbagai tujuan sesuai permasalahan di lapangan. Berikut beberapa tujuan pelaksaan grouting diantaranya:

1. Untuk memperkuat formasi dari lapisan tanah dan sekaligus menjadikan lapisan tanah tersebut menjadi padat, sehingga mampu untuk mendukung beban bangunan yang direncanakan. Seperti sudah dijelaskan di atas tanah selalu mempunyai lubang lubang,retak-retak, maupun celah-celah. Rongga ini harus diisi dengan bahan pengisi yang kuat, sehingga lapisan tanah di bawah rencana bangunan  akan menjadi bagian dari fondasi yang kuat.
2. Untuk menahan aliran air, misalnya pada bangunan dam, agar air tidak mengalir melalui bawah bangunan dam. Air yang mengalir di bawah bangunan dam secara bertahun-tahun akan membawa partikel tanah, yang akan mengakibatkan terjadinya rongga rongga dibawah bangunan, dan hal ini dapat membahayakan kestabilan dam tersebut. Grouting pada dam ini biasa disebut Tirai sementasi, manfaat tirai sementasi ini untuk menghambat laju air, sehingga aliran air semakin panjang, karena aliran semakin panjang maka air akan mengalami kehilangan energi.
3. Untuk menahan aliran air tanah agar tidak masuk ke dalam suatu kegiatan bangunan yang sedang berjalan. Bangunan di bawah permukaan tanah apabila lokasinya di bawah permukaan air tanah, akan selalu terganggu oleh adanya air tanah yang masuk dari dinding galian. Namun biasanya masih dapat diatasi dengan pompa.

Selama proses grouting, celah dan pori-pori yang diisi dengan bahan grouting, yang kemudian mengeras dan menghubungkan bagian-bagian massa batuan atau serpihan-serpihan dari material yang hancur. Teknologi Poliuretan grouting mulai digunakan di tahun 80-an abad ke-20 dalam industri pertambangan.

Dalam beberapa tahun terakhir terakhir, teknologi Polyurethane Grouting menyebar secara signifikan dari aplikasi pertambangan sampai untuk teknik sipil dan geoteknik. Kemungkinan aplikasi tersebut memiliki kecenderungan naik dan kemungkinan berkembang. Saat ini, teknologi grouting digunakan terutama di bidang berikut:

Konstruksi bawah tanah, terowongan.

Kisaran penerapan konstruksi bawah tanah sebagai berikut:

1. pengisian rongga gua-gua dan void
2. perlindungan saat melintasi zona perbaikan
3. stabilisasi material di zona penggalian
4. mengamankan penggalian selama konstruksi terowongan
5. peningkatan pencegahan sifat mekanik dari massa batuan di area kerja
6. penyegelan dan penghentian aliran air ke konstruksi
7. anchoring tanah dan batuan
8. penguatan dan stabilisasi pembebanan dan lain-lain

Pemanfaatan grouting pada konstruksi bawah tanah

Pertambangan

1. Perkuatan dan stabilisasi dari lapisan tanah sebelum eksploitasi
2. Perkakuan pada zona gagal
3. Menjaga pembebanan
4. Stabilisasi sekeliling daerah kerja penambangan
5. Memperkecil rembesan pada batuan
6. Perkuatan dari batuan akibat risiko ledakan batuan tersebut
7. Membatasi tiupan angin pertambangan
8. Anchoring tanah dan batuan
9. Stabilitasi dan memperkuat ruang kerja lama pertambangan

Grouting pada pertambangan diaplikasikan pada stabilisasi  daerah kerja 

Pekerjaan Geoteknik

1. Stabilisasi pada lereng, tanggul, penggalian
2. Anchoring pada dinding penahan tanah
3. Pembangunan penghalang bawah tanah denganrendah permeabilitas.
4. Penghentian pelebaran sambungan
5. Fondasi micropiling
6. Stabilisasi longsoran

Teknik sipil

1. Perkuatan lapisan tanah (termasuk pada air bawah tanah)
2. Menjaga kestabilan pada struktur yang terancam oleh penambangan pada tempat konstruksi
3. Isolasi pemulihan struktur
4. Penutupan masukkan utilitas dalam konstruksi
5. Penutupan sendi
6. Menghentikan arus air masuk ke konstruksi, dan lain-lain

Fondasi bangunan

1. Penutupan dan anchoring dasar dan dinding konstruksi bawah dari lapisan air bawah tanah
2. Penahan dinding lubang konstruksi
3. Perbaikan kondisi lapisan tanah sebelum memulai konstruksi
4. Micropiling dalam tanah dengan daya dukung yang rendah
5. Fondasi bangunan di area yang rusak

Pekerjaan Manajemen Air

1. Penutupan joint pada bendungan
2. Anchoring dan penutupan bendungan, penahan dari bawah kanal air
3. Anchoring dan penguatan tanggul
4. Perbaikan struktur beton di bawah air
5. Pembatasan underflowing bendungan

Sebuah diagram yang menggambarkan lokasi grouting bendungan Mosul bagian bawah 

Jembatan dan Jalan

1. Perkuatan dan perekatan batu batuan di jembatan
2. Perbaikan retakan di konstruksi
3. Peningkatan parameter lapisan bawah pilar (juga di sungai)
4. Anchoring dan fondasi micropiling

Riprap grouting untuk melindungi abutment jembatan 

Material Polyurethane Grouting dapat di klasifikasikan berdasarkan unsur kimia dalam kandungannya dan di kelompokkan sebagai berikut:

Dua-komponen Polyurethane resin organik

1. Komponen A – Senyawa polyol (polyetherpolyol,catalysts, additives)
2. Komponen B – Senyawa isocyanates (methylene diphenyl diisocyanate [MDI], homologes, isomeres)

Satu-komponen resin organik
Material dasarnya adalah prepolymer MDI 3. 2-komponen resin oranik-mineral Komponen A - polysiliceous acid (natrium water glass, catalyst and additives), Komponen B - isocyanates (MDI, homologes and isomeres) Berbedaan yang utama dari kedua material di atas adalah, material pada dasarnya berbasis polyol – isocyanate bereaksi dengan penguapan di lingkungan luar, sesekali material yang berbasis polysiliceus acid –isocyanate reaksinya lamban oleh penguapan atau air.

Peralatan Grouting

Grouting dengan injeksi material ke dalam batuan adalah menggunakan pompa grouting. Biasanya piston jenis pompa dengan elektrik ataupun dengan penggunaan angin digunakan. Pompa grouting tersedia dalam verse satu komponen dan 2 komponen. Sebagai contohnya pompa grouting di tampilkan pada gambar berikut

Pompa grouting elektrik model 2 komponen DV 97 

Banyak elemen grouting digunakan selama injeksi bahan grouting ke massa batuan. Secara teknis dirancang untuk mentransfer tekanan dari bahan grouting, mencegah aliran bahan membalik keluar dari lubang bor, biasanya dilengkapi dengan katup. Menurut metode pengancing di lubang bor, dibedakan secara mekanis diikat sekali, hidrolik, dibor, didorong, bergetar atau dilem. Teknik tersebut disebut grouting packers, grouting anchors atau bolts, grouting tubes dan lain-lain.

Teknologi Grouting

Pencampuran campuran Polyurethane (PU) dibuat dalam ruang pencampuran, yang terletak di belakang pompa. Telaknya dekat sekali ke lubang bor. Pompa grouting mengisap kedua komponen resin grouting dari tangki yang terpisah atau komponen mengalir secara gravitasi.

Pompa mengambil komponen dalam rasio yang tepat dan memberikan mereka secara terpisah ke ruang pencampuran. Di ruang pencampuran, komponen dicampurkan dan kemudian disuntikkan melalui packer ke dalam massa batuan. resin menembus di bawah tekanan ke sekitar celah dan rongga hingga jarak beberapa meter dari lubang bor, itu sebagai penutupan hasil dan penguatan massa batuan atau konstruksi .

Seusai memasang, perlu penyiraman pompa, selang dan aksesoris dan membersihkan peralatan. Dalam penggunaannya biasanya ada kemungkinan komponen tersisa di pompa dan selang.

Tim kerja biasanya dibentuk oleh beberapa pekerja terlatih. Parameter dari karya grouting dicatat selama bekerja seperti misalnya lokasi lubang bor, jumlah grouting, tekanan grouting dan suhu.

Rekam Jejak Penerapan Grouting Polyurethane

Pada tahun 1995, grouting Polyurethane dilakukan di jalan terowongan Lundbytunneln di Gothenburg, Swedia. Pada aplikasinya untuk memperbaiki kebocoran parah (turun ke 0,5 liter / menit, 100 m) dan menciptakan penghalang untuk melindungi akuifer kecil, di bawah lapisan tanah liat sensitif terhadap permukiman, dari kebanjiran suspensi semen.

Selama tahun 1998, operasi pasca-grouting dilakukan di terowongan kereta api Romeriksporten dekat Oslo. Polyurethane digunakan dalam kombinasi dengan nat semen dalam rangka memenuhi perbaikan kebocoran. Hasil penyegelan sangat positif sebagai bukti kuat terhadap pengalaman  metode kombinasi sebelumnya.

Penggunaan grout Polyurethane di Lundbytunneln, Swedia

The Lundbytunneln di Gothenburg, Swedia, memiliki panjang 2.050 m, dengan dua carriageways terpisah. Setiap jalur lalu lintas memiliki dua jalur dan luas penampang rata-rata 89 m2. Lalu lintas terowongan adalah di sepanjang pantai utara Sungai Gota, di bawah daerah pemukiman yang terletak di pemukiman tanah labil. Metode yang digunakan yaitu kombinasi dengan semen.

Untuk bagian terowongan, di bawah pemukiman tanah liat lapisan labil batuan Lammelyckan memiliki kualitas buruk dan penutup dari sekitar 5 m saja, Pregrouting dengan nat semen saja sudah tidak cukup digunakan untuk menciptakan sebuah penghalang untuk melindungi akuifer dari kebanjiran,  dengan suspensi semen dan untuk mencegah semen mengalir balik ke dalam terowongan Kedua grout berbeda dipompa melalui T-piece ke dalam lubang bor yang sama.

Alvian Ardiansyah, ST.

Daftar Pustaka :
Sanggapramana. 2010. “Grouting”. [Online] Tersedia: https://sanggapramana.wordpress.com/2010/07/29/grouting/ [05 Januari 2017]
Bodi, Jan. Zoltan Bodi, dkk. “Polyurethane Grouting Technologies”. [Online] Tersedia: http://dx.doi.org/10.5772/35791 [06 Januari 2017]
Fivestar. 2014. “Chemical Grouts & Polyuretanes”. [Online] Tersedia: http://www.fivestarproducts.com/fileuploader/download/download/?d=0&file=custom/upload/File1412800037.pdf [13 Januari 2017]
Lombardi, Giovanni. 2003. “Grouting of Rock Masses ”. [Online] Tersedia: http://bit.ly/2mIl6GF [13 Januari 2017]