GROUTING

GROUTING

Umum

Grouting adalah suatu proses, dimana suatu cairan campuran antara semen dan air diinjeksikan dengan tekanan kedalam rongga, pori, rekahan dan retakan batuan yang selanjutnya cairan tersebut dalam waktu tertentu akan menjadi padat secara fisika maupun kimiawi.

Grouting pondasi adalah proses grouting bubur semen atau bubur grouting yang terdiri dari campuran semen plus aditif dan lempung yang dimasukkan kedalam batuan pondasi bawah permukaan melaui lubang bor untuk menyumbat atau mengisi kekar, retakan, rekahan atau lubang - lubang bawah tanah (goa) atau void.

Berdasarkan pengalaman cara perbaikan pondasi bawah permukaan pada pondasi batuan yang paling cocok untuk sekarang ini adalah dengan cara grouting / grouting semen (grouting).

Tata cara pelaksanaan grouting semen pada batuan busur semen (PC) atau Portland Cement Grouting telah dibakukan di dalam SNI 03 - 2393 - 1991.

Aplikasi Grouting Di Bendungan

Grouting semen sekarang ini sering digunakan untuk memperbaiki kondisi batuan pondasi dari bendungan atau pondasi bangunan pelimpah.

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada perbaikan pondasi ini, antara lain :

1) Pondasi batuan sesuai dengan kondisi geologinya, baik dari jenis batuan penyusun maupun struktur bawah permukaan sangat variatif dari satu lokasi ke lokasi lain.

2) Perlu mencermati penampang geologi dan penampang permeabilitas melintang dan memanjang tapak bendungan untuk mempersiapkan pekerjaan pondasi bawah Permukaan

3) Metode grouting (grouting) dinilai cocok untuk memperbaiki pondasi bawah permukaan yang lebih dalam 10 m hingga 100 m tanpa melakukan penggalian dan cukup dengan pengeboran dari permukaan pondasi.

4) Adapun tujuan utama perbaikan pondasi dengan grouting (grouting) adalah :

(a) Mengurangi intensitas aliran filtrasi (kebocoran-kebocoran) dari waduk yang mengalir keluar melalui rekahan yang terdapat pada pondasi bendungan.

(b) Mengurangi gaya ke atas (uplift) pada dasar calon bendungan yang disebabkan oleh tekanan air tanah yang terdapat dalam lapisan pondasi.

(c) Meningkatkan daya dukung batuan yang membentuk lapisan Pondasi calon bendungan.

Adapun cara perbaikan Pondasi bawah permukaan yang paling cocok adalah dengan cara grouting / grouting semen (grouting)

Campuran Grouting (Bahan Grout)

Bahan grouting yang digunakan dalam pekerjaan grouting dapat berupa material suspense dan atau kimiawi. Material suspensi yang umum dipakai adalah semen dan bila perlu dipakai bahan tambahan berupa bentonit atau bahan sejenis. Air sebagai bahan cairan yang dipakai sebagai pencampur semen, harus bebas dari kandungan lumpur, bahan organik dan unsur lain yang dapat mengakibatkan penurunan kwalitas campuran. Sedangkan bahan semen yang digunakan adalah Portland Cement (PC), tipe I yang tidak mengandung bahan lain dan memenuhi syarat yang ditentukan dalam SII - 3 - 1981.

Perbandingan bahan grout untuk cement milk, ditentukan berdasarkan tujuan dari grouting tersebut dan kondisi batuan yang juga akan berubah menurut besarnya penyerapan grouting.

Perbandingan campuran semen yang sering dipakai untuk pekerjaan grouting ini adalah C : W = 1 : 10 sampai 1 : 1. Untuk retakan yang relatif besar dipakai C : B = 1 : 0,5, dan bahkan kadang - kadang dipakai mortar (campuran semen dan pasir).

Pada umumnya proporsi campuran dimulai dari C : W = 1 : 10 atau 1 : 8. Apabila grouting memperlihatkan penyerapan grout yang lebih besar dari 30 liter per menit dan berlangsung selama 20 menit maka campuran dikentalkan secara berangsur. Namun sebaliknya apabila tekanan ijneksi naik tiba - tiba atau jumlah volume grout masuk turun sangat banyak maka campuran diubah menjadi lebih encer.

Peralatan Grouting

Peralatan dasar yang diperlukan untuk melaksanakan grouting pondasi adalah :

- Mesin bor : Dipakai untuk pembuatan lubang grout, dengan diameter antara 46 mm (AX) sampai 

                    76 mm (NX). Mesin bor yang dipakai untuk keperluan grouting sebaiknya jenis bor

                    putar (rotary type drill)

- Peralatan grouting : Meliputi 'packer', stang grouting, 'by pass', manometer, kran pengatur 

                                   tekanan, pipa pemasukan dan pengembali serta pengukur debit.

- Grout mixer dan : Untuk mencampur bahan grout sesuai dengan agitator perbandingan

                               yang ditentukan, kemudian di alirkan kedalam 'agitator' sebagai tempat grout

                               siap untuk diambil oleh pompa.

- Pompa grout : Untuk memompakan grout yang tersimpan di 'agitator' ke lubang grout melalui

                           unit peralatan grouting. Pompa grout yang baik adalah yang memiliki debit dan

                       tekanan konstan. Karena itu umumnya dipakai pompa jenis 'duplex double acting type'.

Peralatan grouting

Tekanan Grouting

Faktor yang penting pada saat dilakukan grouting adalah tekanan grouting dan pencampuran grout.

Tekanan grouting yang tinggi akan membuat lebih mudahnya grout untuk menyebar mengisi celah retakan, kekar dan pori batuan secara efektif, namun sebaliknya hal ini akan dapat merusak batuan dasarnya. Oleh karena itu diperlukan pemilihan besar tekanan dengan hati-hati. Disamping itu perlu diketahui bahwa bila grout yang digroutingkan memiliki campuran yang kental, maka diperlukan tekanan grouting yang lebih tinggi dari pada campuran yang encer.

Jelaslah bahwa tekanan maksimum grouting ditentukan berdasarkan percobaan-percobaan dengan mengingat kestabilan batuan pondasi, kekentalan grout, dan kedalaman daerah yang akan digrouting.

Meskipun demikian US. Development Authority telah memberikan batasan yang aman untuk tekanan maksimum dan dapat dipakai sebagai petunjuk, yaitu : Pada kedalaman batuan dasar = d meter, tekanan grouting P(kg/cm2) adalah sebanding dengan 0,23xd.

Perbandingan campuran grout untuk 'cement milk', ditentukan berdasarkan tujuan dari grouting dan kondisi batuan dan juga akan berubah menurut besarnya penyerapan grouting.

Perbandingan campuran semen yang sering dipakai untuk pekerjaan grouting ini adalah C : W = 1 : 10 sampai 1 : 1. Untuk retakan yang relatif besar dipakai C/W = 1 : 0,5 dan bahkan kadang-kadang dipakai mortar (campuran semen pasir).

Pada umumnya proporsi campuran mula dimulai dari C/W = 1 : 10 atau 1 : 8. Apabila grouting memperlihatkan penyerapan grout yang lebih besar dari 30 liter/menit dan berlangsung selama 20 menit maka campuran dikentalkan secara berangsur. Namun sebaliknya apabila tekanan grouting naik tiba-tiba atau jumlah volume grout yang masuk turun sangat banyak, maka campuran dirubah menjadi lebih encer.

Grouting dapat dinyatakan selesai apabila carnpuran grout relatif tidak dapat masuk lagi. Ada beberapa patokan terhadap selesainya grouting yaitu :

(Standard selesainya grouting menurut USBR)

1) Pada tekanan grouting sebesar 3,5 kg/cm2, jumlah grout yang digroutingkan harus lebih rendah dari 28 liter dalam waktu 20 menit.

2) Untuk tekanan grouting antara 3,5 – 7,0 kg/cm2, jumlah grout yang digroutingkan harus lebih rendah dari 20 liter dalam waktu 5 menit.

3) Untuk tekanan grouting antara 7,0 - 14,0 kg/cm2, maka jumlah grout yang digroutingkan harus lebih rendah dari 28 liter dalam waktu 10 menit.

4) Untuk tekanan grouting yang lebih besar dari 14 kg/cm2, maka jumlah grout yang digroutingkan harus lebih rendah dari 28 liter dalam waktu 5 menit.

Pada pekerjaan grouting ini tekanan yang digunakan sangat menentukan kapan grouting dinyatakan selesai, peralatan pencampuran diatur sesuai kecepatan grouting.

Percobaan Permeabilitas (Lugeon Test)

Permeabilitas batuan pondasi merupakan faktor yang sangat penting untuk diketahui secara terperinci dalam merencanakan pekerjaan grouting. Adapun daerah cakupan dari percobaan permeabilitas pada suatu rencana bendungan untuk kepentingan ini adalah sampai pada kedalaman setengah dari ketinggian bendungan yang direncanakan (gambar 2). Bahkan bila kondisi geologinya kurang baik, maka kedalaman penelitiannya adalah setinggi rencana bendungannya.

Daerah cakupan percobaan Lugeon

Menentukan permeabilitas dengan cara percobaan lugeon adalah dengan menggroutingkan air bertekanan kedalam lubang bor. Percobaan lugeon ini lebih umum disebut 'packer test'.

Uji kelulusan air jenis ini yang dilakukan pada batuan yang dapat menahan tekanan packer disebut “packer test”.

Pada batuan keras dengan sedikit rekah/rongga, dipakai tekan dan maksimum sebesar 0,21 kglcm2 setiap kemajuan 1 m. Pada batuan keras dengan banyak rekah/rogga, di pakai tekanan maksimum 0,11 kg/cm 2(lebih besar sedikit dari tekanan air, yaitu 1 m = 0,1 kg / cm² , agar struktur batuan tidak / jebol).

Setiap tahap pengujian dilakukan lima kali pengamatan dengan variasi tekanan yang bebeda, yaitu 33% P maksimum, 66% P maksimum, 100% P maksimum, 66% P maksimum dan 33% P maksimum.

Uji coba permeability dengan menggunakan packer

Satuan „k‟ (koefisien permeabilitas) adalah satuan panjang per waktu, umumnya dalam cm/detik. Ada kalanya kelulusan air yang diperoleh dengan cara packer test ini, diminta dalam satuan lugeon.

Satuan „k‟ (koefisien permeabilitas) adalah satuan panjang per waktu, umumnya dalam cm/detik. Ada kalanya kelulusan air yang diperoleh dengan cara packer test ini, diminta dalam satuan lugeon. Rumus yang dipakai adalah :

Definisi 1 lugeon adalah banyaknya air yang masuk dalam massa batuan dalam liter/ menit/ meter pada tekanan 10 kg/ cm².

Harga „k‟ dalam cm/ detik lebih menonjolkan hubungan antara kecepatan aliran dan gradient hidrolis. Harga kelulusan air dalam lugeon lebih menonjolkan banyaknya air yang masuk dalam massa batuan pada tekanan tertentu. Berdasarkan persebandingan 1 lugeon sama dengan 10-5 cm/ detik.

Panjang lubang bor yang diuji L sebaiknya maksimum 3 meter, kecuali untuk grouting test biasanya L sama dengan 5 meter.

Satuan permeabilitas yang umumnya dipakai untuk kepentingan perencanaan grouting adalah satuan lugeon (Lu), yaitu merupakan jumlah pemasukan air dalam liter per menit untuk tiap meter kedalaman bor, pada tekanan 10 kg/cm2.

Apabila dalam pelaksanaan percobaan lugeon tidak dapat memberikan tekanan yang tinggi (10 kg/cm2) oleh karena keadaan batuan yang tidak mengijinkan atau pertimbangan teknis lainnya, maka harga lugeon didapat dengan melakukan konversi kesebandingan dengan tekanan grouting. Dengan demikian harga lugeon dapat di-peroleh dari rumus :

Bila harga lugeon tiap 'stage' (pada umumnya panjang tiap 'stage, adalah 5 meter) dari lubang-lubang bor penyalidikan telah diperoleh, maka dapat dibuat peta penampang permeabilitas sepanjang rencana bendungan, seperti pada contoh gambar di bawah 

Contoh penampang Permeabilitas

Dengan demikian dari hasil percobaan lugeon tersebut dapat diperoleh gambaran kondisi permeabilitas, yang nantinya dipakai sebagai data penting dalam perencanaan grouting, yaitu :

– Luas daerah cakupan grouting menjadi jelas.

– Persentase lapisan yang lulus air dibeberapa daerah menjadi lebih kelihatan.

– Elevasi batuan dasar dapat ditentukan dengan tepat sebagai batuan pondasi berdasarkan pertimbangan dari angka permeabilitasnya.

Percobaan Grouting (Grouting Test)

Percobaan grouting ini biasanya diperlukan sebelum grouting yang sebenarnya dilaksanakan, untuk dapat menentukan pola dan jarak lubang paling efektif, tekanan grouting, cara pelaksanaan, perkiraan jumlah bahan campuran dan mengetahui efektifitas hasil grouting.

Harga lugeon yang akan dicapai dalam perbaikan pondasi dengan grouting adalah 1 - 2 lugeon untuk bendungan beton, dan 2 - 5 lugeon pada bendungan urugan.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam uji grouting ini adalah :

1. Pola grouting yang biasa digunakan dalam percobaan adalah gambar seperti di bawah.

2. Pelaksanaan percobaaan grouting semen sama seperti pada butir 5.5.6.

3. Setelah percobaaan gouting diselesaikan, dibuat lobang pemeriksaan (Cek) untuk mengambil contoh inti yang diikuti percobaan kelulusan air pada lobang tersebut.

Beberapa pola grouting yang umum dilaksanakan

Dengan memperoleh harga lugeon dan jumlah semen yang digroutingkan untuk tiap lubang grout, didapatkan tingkat perbaikan permeabilitas batuan dasar sesuai dengan jarak antara lubangnya. Disamping itu campuran bahan grout efektif dapat ditentukan berdasarkan percobaan dengan melihat harga lugeon, kondisi retakan, pori batuan terhadap kekentalan campuran.
Suatu hal yang sangat penting adalah menentukan tekanan maksimum grouting yang tidak sampai pada batas rusaknya batuan pondasi. Dari hasil grouting test yang diperoleh kemudian dipakai sebagai dasar dalam melengkapi rencana detail pekerjaan grouting.

Urutan Kerja Grouting
Secara umum urutan kerja grouting pondasi yang dilakukan adalah sbb :

Tata cara pelaksanaan grouting semen pada batuan dengan menggunakan bubur semen (PC) atau Portland Cement Grouting telah dibakukan di dalam SNI 03-2393-1991.

Tahapan Pelaksanaan Grouting

Pada pelaksanaannya grouting dapat dibagi menjadi 4 macam tahapan grouting yaitu :

1) Grouting tahap tunggal (single stage grouting)

Tahapan ini digunakan untuk grouting dangkal (< 10 m) dan berbatuan baik seperti dalam grouting konsolidasi dan grouting selimut.

Pelaksanaan dilakukan satu kali grouting setelah pemboran dari kedalaman rencana selesai.

2) Grouting naik (ascending grouting, upstage grouting)

Lubang grouting dibor langsung sampai kedaiaman rencana, kemudian dipasang packer tunggal dari bawah ke atas. Apabila batuan (retak-retak/crack) dapat dipakai packer ganda.

Cara ini diterapkan terutama pada batuan kompak dan tidak runtuh, pelaksanaan lebih cepat namun boros material grouting.

Proses dan Tahapan Grouting Naik

3) Grouting turun (step grouting, descending grouting)

Pengeboran dilakukan secara bertahap (step by step) dengan interval 3 m - 5 m tergantung kondisi batuan.

Metode ini digunakan untuk mengatasi kondisi batuan yang urug dan dilakukan secara bertahap dalam pemasangan packer untuk mencegah runtuh batuan diatasnya.

Tahapan pelaksanaan : Bor - cuci - test air - langkah I - bor ulang - langkah II - cuci - test - langkah III, dan seterusnya.

Prosedur dan tahapan grouting turun

4) Grouting ganda (multiple grouting)

Pelaksanaan grouting ganda diterapkan pada kondisi batuan yang banyak mengandung rekahan dan kekar serta bocoran yang berlebihan. Grouting dilakukan dengan membuat lubang pengeboran diameter besar (Ф 66 – 76 mm.) kemudian digrout dengan yang kental (1 : 1 ~ 1 : 0,5) untuk menutup retakan. Selanjutnya dibor lagi dengan diameter lebih kecil (Ф 56 ~ Ф 46 mm) kemudian diisi dengan campuran encer atau berbahan dasar kimia.

Khusus untuk pelaksanaan grouting pada batuan yang mudah runtuh sehingga tidak memungkinkan untuk membuat panjang stage yang diinginkan dan pemasangan packer pada batuan, maka dipakai cara “sleeve pipe method”.

Grouting menggunakan “ Sleeve Pipes”

Untuk mengefektifkan hasil grouting pada bagian atas atau langkah 1 perlu mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :

1) Lakukan pekerjaan grouting tirai sebelum galian mencapai elevasi dari garis galian dengan sisa galian penutup setebal 1 m untuk pemasangan packer.

2) Buat landasan (grout cap) dari beton kurus sepanjang jalur grouting tirai dengan lebar sesuai jarak baris titik grouting, selebar 3 m dan tebal 0,5 m hingga 1,0 m. Penggalian alur untuk landasan perlu dilakukan secara manual dengan bantuan pick hammer agar tidak merusak batuan di sekitarnya.

3) Memasang pipa ekstra (grout pipe) sepanjang 0,5 m hingga 1.0 m terutama untuk lubang grouting dengan inklinasi menyudut dan berarah azimut tertentu.

4) Pada pelaksanaan grouting konsolidasi biasanya dilaksanakan setelah lapisan pembetonan mencapai ketebalan 0,5 m - 1,0 m untuk penempatan packer pada langkah I.

Pada pelaksanaan grouting tirai perlu dibuat urutan kerja dari titik ke titik dimulai dari pembagian blok sesuai penampang galian pondasi. Kemudian setiap blok perlu dimulai dengan pilot hole, primary hole, secondary hole, tertiary hole seterusnya.

Pemindahan antar titik dilakukan dengan memperhatikan :

1) Pola melompat I titik atau split spacing

2) Pola gigi belalang antar 2 langkah grouting yang berdekatan

3) Pola menyilang (ziz-zag) pada titik antar bans grouting (grout row)

Rencana grouting tirai pada pondasi bendungan dan urut-urutan groutingnya

Pemeriksaan Hasil Grouting

1) Pemeriksaan hasil grouting dilakukan dengan membuat check hole pada titik yang dipilih dan biasanya di bor miring agar mewakili zona grouting.

2) Pengambilan contoh inti (core sampling) untuk melihat secara visual efektivitas penetrasi grouting dan dapat diperiksa dengan membubuhkan phenolptalein 0.1 n. Warna merah muda adalah tanda penetrasi semen.

3) Pengujian permeabilitas setelah grouting dengan water pressure test atau lugeon test. Tekanan diatur seperti uji permeabilitas secara naik dan turun, yaitu bervariasi 1-3-5-7-10-7-5-3-1 kg/cm2, tergantung kondisi batuan.

4) Setelah selesai check hole diisi dengan campuran bahan grouting yang kental 1:1 atau 1:0.5 hingga jenuh.

Perbaikan atau perkuatan pondasi bendungan dengan cara grouting berdasarkan maksud dan manfaatnya dapat dikelompokan menjadi :

1) Grouting Tirai (Curtain Grouting)

Berfungsi membuat tirai.sekat kedap air yang dapat menahan rembesan yang besar dengan memperpanjang filtrasi sehingga berfungsi pula mengurangi uplift dan kemungkinan piping.

Menurut kaidah hidrolik, rumus umum pola grouting untuk bendungan dengan ketinggian (H) adalah :

2) Grouting Konsolidasi (Consolidation Grouting)

Berfungsi merekondisi struktur batuan pondasi yang mengalami kerusakan waktu digali, baik dengan alat besar ataupun dengan peledakan. Meningkatkan kekuatan geser batuan yang jelek, hancur dan berkekar. Kedalaman bervariasi dari 5 m hingga 10 m dan spasi dari 5 m hingga 2,5 m dalam sistim grid.

3) Grouting Selimut (Blanket Grouting)

Berfungsi menahan rembesan air pada lapisan permukaan pondasi yang melalui retakan-retakan, umumnya berdampingan dengan grouting tirai pada dasar zona inti kedap air, kedalaman umumnya 5 m dan jarak 2,5 m- 5 m.

4) Grouting Pengisian (Filling Grouting)

Berfungsi mengisi rongga (cavities), rongga antara lining beton dan batuan pada terowong yang dikenal sebagai backfill grouting.

5) Grouting Sambungan (Contact Grouting, Joint Grouting)

Berfungsi mengisi sambungan antara beton lama dan baru, mengisi rongga susutan beton dan rongga susutan antara steel liner dan beton.

5.7. Aplikasi Grouting Pada Terowongan

Dibawah ini akan diuraikan mengenai cara melaksanakan grouting pada terowongan secara bertahap dimulai dari :

5.7.1 Grouting Untuk Terowongan

Berbeda dengan grouting pada sumbu bendungan dan lainnya, pada pelaksanaan grouting untuk terowongan ini dapat dilakukan baik dari dalam terowongan maupun dari atas permukaan.

Sumber ; Modul Pelatihan Galian dan Perbaikan Pondasi, Balai Bendungan