96 | D C A 1 1 4 3 JAWAPAN 1) Senaraikan 4 faktor yang dianggap sebagai gangguan kepda sampel tanah yang dikumpulkan. - Perubahan keadaan tekanan - Ubah bentuk mekanikal - Perubahan kandungan air dan nisbah lompang - Perubahan kimia 2) Komposisi tanah terdiri daripada zarah pepejal tanah, air. Nyatakan serta lakarkan 2 jenis hubungan fasa yang terlibat dalam komposisi tanah. Hubungan Tiga Fasa Hubungan Tiga Fasa
97 | D C A 1 1 4 3 3) Huraikan definisi tanah terganggu serta nyatakan fungsi tanah terganggu dikumpulkan di tapak bina. - Tanah terganggu merupakan tanah yang diambil tanpa mengira keadaan sebenar tanah itu di tapak binaan. - Biasanya tanah ini digunakan untuk tujuan pengkelasan dan ketumpatan tanah. 4) Tekanan aktif dan tekanan pasif dianalisa berdasarkan Teori Rankine (1776) dan Teori Coulomb (1857). Nyatakan dengan jelas kesimpulan bagi kedua-dua teori ini. - Teori Rankine menganggap tegasan-tegasan dalam jisim tanah bila sampai ke keadaan keseimbangan plastik. - Teori Coulomb menganggapkan kestabilan dan keseluruhan bagi tanah diantara struktur penahan tanah dan satah kegagalan cubaan. 5) Nyatakan tujuan kebolehtelapan tanah diukur sewaktu penyiasatan tapak dijalankan. - Para pakar, jurutera geoteknikal, pakar hidrologi tanah dan saintis alam sekitar menggunakan maklumat ini bagi menetapkan projek pembinaan seperti asas struktur, benteng, empangan tanah dan pengurusan banjir.
98 | D C A 1 1 4 3 4.0 UNDISTURBED SAMPLING TECHNIQUES PENGENALAN Pengumpulan sampel tanah melalui penyiasatan tapak bagi pembinaan sesebuah bangunan amat penting bagi mengetahui sifat serta karekteristik tanah di bawah permukaan bumi. Pelbagai alatan serta radas yang diperlukan dalam mengumpul sampel di tapak pembinaan, dan pengeluaran sampel terbahagi kepada dua jenis iaitu sampel terganggu dan sampel tidak terganggu. Sampel tak terganggu merupakan sampel tanah yang diambil dengan keadaan gangguan yang paling minimum bagi mengekalkan keadaan sebenar tapak tersebut. Ia perlu simpan dalam bekas kedap udara dan penjagaan yang lebih rapi. Biasanya sampel tanah ini digunakan untuk ujian ricih, ujian ketelapan dan ujian pengukuhan. Terdapat pelbagai faktor yang mempengaruhi kualiti sampel tanah yang dikumpulkan bagi sampel tanah tak terganggu di tapak pembinaan. Malah, para geologi telah menyenaraikan beberapa kaedah yang digunakan sebagai cara pengambilan sampel tak terganggu bagi mendapatkan maklumat berkaitan sampel tanah yang dikumpulkan. OBJEKTIF Objektif kompetensi ini adalah: 1) Mengenalpasti faktor yang mempengaruhi kualiti sampel yang dikategorikan sebagai sampel tak terganggu. 2) Menyenaraikan dan mengenalpasti pelbagai teknik pengambilan sampel tidak terganggu. 3) Menyenaraikan cara pemilihan sampel dilakukan.
99 | D C A 1 1 4 3 NOTA PENERANGAN 4.1 PENGENALAN TERHADAP SAMPEL TAK TERGANGGU Terdapat dua jenis sampel tanah yang boleh diperolehi dari tapak binaan iaitu sampel terganggu dan sampel tak terganggu. Sampel tanah boleh diperolehi dari beberapa kaedah pensampelan. Kaedah pensampelan tersebut adalah pensampel tiub terbuka, sudu pisah piawai, tiub dinding nipis, dan pensampel piston. Sampel tidak terganggu ditakrifkan sebagai sampel tanah yang diambil terus dari bawah permukaan tanah menggunakan kaedah tertentu. Sampel tidak terganggu dikawal dari pelbagai segi gangguan seperti gangguan minimum pada struktur, kandungan air, keadaan tegasan dan ketumpatannya. Tambahan, sampel ini diambil dalam keadaan terpelihara semula jadinya dan ditempatkan dalam bekas kedap udara. Pensampelan tanah yang tidak terganggu merupakan salah satu proses pengambilan sampel yang mencabar dan agak susah dilaksanakan. Antara faktor-faktor yang mempengaruhi kualiti sampel tanah adalah seperti berikut: a) Geseran sisi Apabila menggunakan peralatan pengambilan sampel, terdapat geseran antara bekas pengumpulan sampel dengan tanah, untuk menangani isu ini, diameter sampel diambil perlu dikurangkan dari saiz bekas pengambilan sampel berkenaan. b) Anjakan isipadu Secara keseluruhannya, sebarang jenis pensampelan yang diambil perlu mengambil kira isipadu tanah bagi mengurangkan terjejasnya sampel yang diambil, seperti tanah yang memiliki zarah yang besar akan kekurangan kuantiti sampel kerana keliangan yang terdapat dalam tanah tersebut. c) Pengembangan sisi Ketika sampel tanah diambil terdapat pengembangan partikal didalam bekas dan menyebabkan sampel tanah tertinggal melekap didalam bekas pengumpulan sampel.
100 | D C A 1 1 4 3 d) Variasi kandungan air Kaedah pengendalian sampel sepanjang ujian makmal dilakukan menyebabkan perubahan kandungan air tanah daripada keadaan asalnya. e) Tekanan hidrostatik Tekanan hidrostatik menghilang sewaktu sampel dalam proses penghantaran ke makmal ujian menyebabkan wujudnya lompang gelembung gas dalam sampel tanah. f) Keadaan cuaca Faktor cuaca mempunyai pengaruh kualiti sampel sewaktu pemindahan sampel ke makmal ujian. Sebagai contoh, sekiranya sampel dalam keadaan sejuk, sampel mungkin membeku manakala dalam pesekitaran yang panas, ia mungkin kehilangan sejumlah besar kandungan airnya. g) Pengendalian dan Pengangkutan Setiap proses yang dijalankan bermula pengambilan sampel sehingga ujian dijalankan sebagai contoh pengangkutan dan penyimpanan boleh mengganggu sampel tanah yang dikumpulkan. h) Profesionalisme pekerja Gangguan sampel tanah boleh dikekalkan sekiranya para pekerja melaksanakan kerja mengikut prosedur yang ditetapkan dan mengelakkan sampel diganggu semasa proses pengeluaran dari bawah tanah. 4.2 PIT DAN TRENCH Lubang ujian, parit dan penggalian cetek sering digunakan dalam penyiasatan tapak kerana ianya merupakan kaedah yang ekonomik bagi mendapatkan rekod yang terperinci tentang keadaan tanah kompleks yang sering wujud berhampiran permukaan tanah. Biasanya kedalaman maksimum dihadkan kepada 4m. Tepian lubang hendaklah diperiksa dengan teliti. Melalui kaedah ini keadaan air tanah dapat ditetapkan dengan tepat dan sampel tanah tak terganggu diperolehi dengan mudah. Di bawah kedalaman 4m, penjermangan perlu dilakukan dan ini menyebabkan kos pengorekan adalah tinggi. Walau bagaimanapun, lubang percubaan dan pendedahan lain juga
101 | D C A 1 1 4 3 boleh digunakan seperti ujian in-situ untuk mendapatkan sampel berkualiti tinggi. Dalam bidang kejuruteraan awam, pembinaan dan penyelenggaraan infrastruktur, parit memainkan peranan utama. Selalunya parit digunakan sebagai pemasangan infrastruktur atau utiliti bawah tanah seperti sesalur gas, sesalur air, talian komunikasi dan saluran paip. Malah, bagi kerja awalan pembinaan, parit di bina untuk mencipta dinding asas dan bagi konteks penyiasatan tapak pembinaan parit adalah untuk melindungi pekerja dan menstabilkan kecuraman dinding. 4.3 DRIVER SAMPLERS (SAMPEL PEMACU) Sampel pemacu adalah sampel yang sama ada ditolak atau didorong ke dalam tanah tanpa putaran. Jumlah tanah yang sepadan dengan ketebalan dinding sampel dipindahkan ke tanah di sekelilingnya samada dipadatkan atau dimampatkan. Sampel pemacu boleh dibahagikan kepada dua iaitu: • Sampel tiub terbuka • Sampel tiub piston Sampel tiub terbuka terdiri daripada tiub yang terbuka pada bahagian hujungnya manakala sampel tiub piston mempunyai piston bergerak di dalam sampel tiub. 4.3.1 Open Drive Sampler (Sampel Tiub Terbuka) Ianya terdiri daripada sebatang tiub keluli yang mempunyai bebenang skru di kedua hujungnya seperti Rajah 4.1. Di satu hujung tiub dipasangkan kekasut pemotong sementara di satu hujung lagi dipasangkan kepala pensampel yang bersambung kepada rod penjara. Injap sehala di kepala pensampel digunakan untuk membenarkan udara dan air keluar apabila tanah memenuhi tiub dan menolong menahan sampel apabila tiub ditarik keluar. Pensampel boleh dipacu secara dinamik (menggunakan beban jatuh), atau secara statik (menggunakan bicu hiraulik atau mekanik yang dipasangkan pada rig penjaraan).
102 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4.1 : Pensampel tiub terbuka 4.3.2 Piston Drive Sampler (Sampel Tiub Piston) Pensampel ini terdiri daripada satu tiub berdinding nipis dengan piston yang dihubungkan ke rod. Rod ini berada di dalam rod penjara geronggang yang melintasi kepala pensampel seperti Rajah 4.2. Semasa pensampel diturunkan ke dalam lubang jara, piston yang terletak di hujung bawah tiub akan terkunci dengan tiub oleh satu alat pengunci di hujung atas rod. Piston akan menghalang air atau tanah yang longgar daripada memasuki tiub. Sampel diperolehi dengan menolak masuk pensampel ke bawah dasar lubang jara, melepasi sebarang tanah terganggu. Piston akan menahan tanah dan tiub ditolak melepasi piston (sehingga kepala pensampel mencapai atas piston). Pensampel kemudiannya ditarik keluar sementara alat pengunci di dalam kepala sampel akan menahan piston di sebelah atas tiub. Ruang vakum di antara piston dengan sampel menolong menyekat tanah didalam vakum. Kaedah ini sesuai juga digunakan untuk tanah liat lembut, kelodak dan pasir berkelodak.
103 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4.2 : Pensampel Tiub Piston 4.4 ROTARY SAMPLERS (SAMPEL PENGGERUDIAN BERPUTAR) Merupakan alat penggerudian yang dipasang di hujung rangkaian rod-rod penggerudi geronggang seperti Rajah 4.3 yang berbentuk bit pemotong atau bit peneras (bit penuras dipasang di hujung tong teras yang disambung ke rod penggerudi). Air atau lumpur penggerudi dipam melalui rod geronggang dan mengalir dibawah tekanan melalui lubang-lubang sempit dalam bit atau tong.
104 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4.3 : Penggerudian Berputar Terdapat dua bentuk penggerudian putar, iaitu: a) Penggerudian lubang terbuka Biasanya digunakan untuk tanah dan batuan yang lemah, menggunakan bit pemotong untuk memecahkan semua bahan yang berada di dalam lingkungan garis pusat lubang. b) Penggerudian teras Digunakan untuk batuan dan tanah liat keras, yang menggunakan bit memotong lubang anulus di dalam bahan dan teras yang tak terusik masuk ke dalam tong sebagai sampel. Antara kebaikan penggerudian putar ialah prosesnya yang lebih cepat dibandingkan dengan kaedah penyiasatan yang lain dan gangguan terhadap tanah di bawah lubang jara hanyalah sedikit. 4.5 SAND SAMPLING (PENSAMPELAN PASIR) Agregat halus (Pasir) ialah bahan yang diperlukan untuk tujuan pembinaan konkrit, ia boleh didapati secara semula jadi dan ia digunakan secara meluas di seluruh dunia untuk bahagian pembinaan bangunan terutamanya untuk mengisi lompang antara batu kelikir. Penggredan pasir
105 | D C A 1 1 4 3 adalah penting untuk bahan komposit yang berbeza, dan ia memberikan kohesi yang baik jika dibandingkan dengan pasir kasar dan seterusnya memberikan kekuatan kepada bangunan. Oleh itu, pasir perlu diuji sebelum digunakan dan dicampur dengan bahan binaan lain dalam pembinaan dan spesimen hendaklah dipilih dengan teliti untuk mewakili bahan sebenar di lapangan. Berat spesimen mestilah lebih besar daripada berat yang diperlukan untuk ujian. Apabila berat sampel pasir meningkat, anggaran ketepatan yang dikehendaki meningkat. Sampel pasir menggunakan prinsip yang sama untuk mengekalkan sampel dalam tiub. Ia terdiri daripada 2 ⅜ inci diameter dengan 15 inci panjang tiub tembaga berdinding nipis, di bahagian bawahnya dipateri ⅛ inci paip tembaga yang membawa kepada lubang di bahagian sisi sampel 1 inci atas pinggir pemotong. Talian udara dibawa dari injap sehala di bahagian atas tiub tembaga ke bahagian atas lubang jara. Injap pelega diletakkan di dalam kepala sampel. Ia terdiri daripada getah injap sehala dipasang pada port berdiameter 0.6 inci. Ia dilindungi sepenuhnya oleh dinding kepala sampel. Tiub tembaga sampingan dipasang pada kepala sampel dan diskru pada setiap sisi dan dikedap dengan menggunakan cincin getah. Rod penjara atau rod gerudi berlian digunakan untuk memaksa sampel masuk ke dalam pasir dan dikeluarkan dengan cara melepaskan rod secara perlahan sebelum ia ditarik balik. Udara dipam melalui talian udara ke dalam tiub sampel ia ditarik dari tanah. Poket udara diperkenalkan di bawah sampel bagi menghalang pasir dihanyutkan keluar dari bahagian bawah tiub. Dengan adanya udara/permukaan air di bahagian bawah sampel, ia akan menyebabkan ketegangan permukaan bagi membantu mengikat pasir antara satu sama lain dan menyimpan sampel di dalam tiub. Sampel ini boleh dikendalikan pada kedalaman 70 kaki di bawah paras air. Tiub berdinding nipis akan menyebabkan gangguan yang minimum ke atas pasir.
106 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4.4 : Sampel Pasir 4.5.1 Kaedah Pengambilan Pasir Terdapat beberapa kaedah yang digunakan untuk mengambil pasir berpandukan ketetapan dan prosedur dari Jabatan Pengairan dan Saliran (JPS). Antaranya ialah; a) Kaedah Pam dan Pontun Kaedah pengambilan pasir cara ini adalah yang disyorkan kerana ia dapat mengurangkan kerosakan terhadap tebing sungai dan rezab nya. Namun demikian, pengusaha perlu memastikan bahawa kedudukan pam dan pontun serta tali pengukuh (anchor wire) dan paip pengalur pasir ke kawasan `stockpile' tidak menjadi penghalang kepada kerja-kerja penyelenggaraan sungai dan juga pergerakan pengangkutan air. b) Kaedah Jengkaut Hakisan kepada tebing sungai banyak dilaporkan berlaku dengan cara menggunakan mesin jengkaut sama ada jenis hidrolik atau `dragline'. Cara ini adalah tidak sesuai digunakan dalam keadaan yang berikut:
107 | D C A 1 1 4 3 i. Bahagian-bahagian dimana muka keratan sungainya adalah melebihi 40 meter (untuk mengelakkan pengambilan pasir diluar sepertiga bahagian tengah sungai). ii. Bahagian-bahagian sungai dimana ban nya adalah lembut dan tidak berupaya menerima beban jengkaut (untuk mengelak runtuhan dan hakisan tebing sungai). iii. Bahagian-bahagian sungai dimana persekitaran sungai perlu dipelihara atau dikekalkan dalam keadaan semulajadi. Dalam keadaan tertentu, kegunaan mesin-mesin ini boleh diberi pertimbangan, seperti kawasan-kawasan sungai diliku tebing yang cekung (convex bank) dimana pemendapan pasir telah berlaku. Adalah disyorkan, bagi menjamin keselamatan tebing sungai serta persekitarannya, wang pertaruhan yang secukupnya perlulah ditetapkan dan kaedah ini juga memerlukan pengawasan yang rapi bagi menjamin kepentingan tersebut. c) Kaedah Kapal Korek Bagi sungai-sungai yang besar dan bahagian muara sungai, penggunaan kapal korek yang sesuai boleh dipertimbangkan. Memandangkan kaedah ini boleh mengeluarkan kuantiti pasir yang banyak, untuk tujuan pengawalan, pelan sukat dasar perlu disediakan oleh pengusaha melombong pasir sebelum dan selepas pengambilan atau pada bila-bila masa yang dikehendaki oleh JPS. Seperti juga kaedah pam dan pontun, pengusaha perlu memastikan tali pengukuh dan paip pengalur pasir ke kawasan `stockpile' tidak menjadi penghalang kepada kerja-kerja penyelenggaraan sungai dan juga pengerakan pengangkutan air. d) Cara Manual Pengambilan pasir secara manual yang menggunakan tenaga manusia dengan alat penyedok dan sampan tidak menimbulkan masalah yang serius. Walaubagaimanapun, beberapa syarat-syarat teknikal yang berkenaan perlu dipatuhi.
108 | D C A 1 1 4 3 4.5.2 Cara ‘Stockpile’ Pasir i. Cara `Stockpile' pasir yang baik adalah dengan mengunakan jenis struktur ‘Hopper' di mana pasir yang dipam dialirkan kedalamnya dan dikeluarkan menerusi pintu kawalan terus ke dalam lori pengangkut apabila diperlukan. ii. Kedudukan `Stockpile' pasir sebaik-baiknya hendaklah berada sekurangkurangnya 20m dari tebing sungai. iii. Untuk kaedah jengkaut, pasir yang diambil oleh jengkaut boleh dibenarkan diletak sekurang-kurangnya 10m dari tebing sebagai `stockpile' sementara sebelum dibawa untuk dicuci dan dihimpunkan di `stockpile' utama yang mana hendaklah ditetapkan 20m dari tebing sungai. iv. Dimana air sungai dipam untuk tujuan mencuci pasir dan juga air yang mengalir keluar daripada `stockpile', aliran air yang menghala balik ke sungai perlu dikawal dengan disediakan saluran yang sempurna untuk mengelak hakisan tebing sungai dari berlaku. Struktur mencuci pasir juga hendaklah dipastikan berada sekurang-kurangnya 20m dari tebing sungai. 4.6 SAMPLER SELECTION (PEMILIHAN PENSAMPEL) Jadual 4.1 : Tanah dan peralatan yang diperlukan untuk pengambilan sampel JENIS CONTOH TANAH JENIS ALAT Sampel tanah kukuh (undisturbed soil sample) Bekas logam atau tembaga (ring sample), skop/cangkul, pisau tajam Sampel tanah dengan agregat kukuh (undisturbed soil aggregate) Cangkul, kotak sampel Sampel tanah terganggu (disturbed soil sample) Cangkul dan atau bor tanah, plastik tebal
109 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4.5 : Peralatan Pengambilan Sampel Sampel tanah kukuh merupakan contoh tanah yang diambil dari lapisan tanah tertentu dalam keadaan tidak terganggu, sehingga keadaannya hampir menyamai keadaan di lapangan. Sampel tanah tersebut digunakan untuk penetapan nilai berat isipadu (berat isi, bulk density), distribusi pori pada berbagai tekanan (pF 1, pF 2, pF 2, 54, dan pF 4.2) dan permeability. Untuk memperoleh sampel tanah yang baik dan tanah di dalam bekas tetap seperti keadaan lapangan (tidak terganggu), maka perbandingan antara luas permukaan bekas logam bahagian luar (tebal bekas logam) dan luas permukaan bekas bahagian dalam tidak lebih dari 0.1. Perbandingan luas permukaan bekas bahagian dalam dan bekas bahagian luar dapat menggunakan rumus sebagai berikut: (4.1) Dimana: Dl = Diameter bekas logam bahagian luar Dd = Diameter bekas logam bahagian dalam 4.6.1 Teknik Pengambilan Contoh Tanah a) Ratakan dan bersihkan permukaan tanah dari rumput atau bendasing b) Gali tanah sampai kedalaman tertentu (5-10 cm) di sekitar bekas tembaga diletakkan, kemudian ratakan tanah dengan pisau.
110 | D C A 1 1 4 3 c) Letakan bekas di atas permukaan tanah secara tegak lurus dengan permukaan tanah, kemudian dengan menggunakan balok kecil yang diletakkan di atas permukaan bekas, bekas ditekan sampai tiga per empat bahagian masuk ke dalam tanah. d) Letakan bekas lain di atas bekas pertama, dan tekan sampai 1 cm masuk ke dalam tanah. e) Pisahkan bekas bahagian atas dari bekas bahagian bawah. f) Gali bekas menggunakan kop. Dalam menggali, hujung sekop harus lebih dalam dari hujung bekas agar tanah di bawah bekas ikut terangkat. g) Potong lebihan tanah bahagian atas terlebih dahulu dengan hati-hati agar permukaan tanah sama dengan permukaan bekas, kemudian tutuplah bekas menggunakan penutup plastik yang telah tersedia. Setelah itu, potong lebihan tanah bahagian bawah dengan cara yang sama dan tutupkan bekas. h) Tandakan label di atas tutup bekas bahagian atas sampel tanah yang berisi dengan maklumat data kedalaman, tarikh, dan lokasi pengambilan sampel tanah. Rajah 4.6 : Ring tembaga untuk mengambil sampel tanah Rajah 4.7 : Ring tembaga dengan penutup
111 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4.8 : Proses pengambilan sampel tanah kukuh menggunakan ring tembaga 4.6.2 Ujian Mengikut Jenis Tanah i. Semua jenis tanah. Sampel terganggu kecil (sampel balang) setiap lapisan baru dapat dikesan. ii. Pasir. Ujian penetrasi standard, dengan sampel balang yang diambil dari sudu pisah dan akan memasuki lapisan setiap 1.5m selepas itu. Jika tiada sampel ditemui oleh sudu pisah, sampel terganggu (beg pukal) harus diambil dari aras yang sama. Beg pukal perlu diambil selang 1.5m pertengahan antara ujian penetrasi standard. iii. Pasir dan kerikil. Ujian penetrasi standard dengan kon 60°, akan memasuki lapisan pada selang 1.5m selepas itu. Sampel terganggu besar (beg pukal) harus diambil dari aras ujian kon. iv. Kapur, marl atau kelodak. Lepaskan sampel pemacu terbuka berdinding tebal 100mm dan ujian penetrasi standard dengan sampel balang yang diambil dari sampel sudu pisah pada selang 1.5m dalam silinder keras dan silinder bersimen digunakan. v. Tanah liat keras. Sampel pemacu terbuka berdinding tebal boleh dilakukan, tetapi jika ujian penetrasi standard dijalankan, penarasan berputar digunakan. vi. Tanah liat yang kukuh. Sampel pemacu terbuka 100mm tebal dipacukan ke stratum dan pada selang 1.5m. Sampel terganggu kecil diambil dari kasut pemotongan sampel pemacu terbuka berdinding tebal, dan pada selang 1.5m di tengah-tengah antara sampel pemacu terbuka berdinding tebal.
112 | D C A 1 1 4 3 vii. Tanah liat yang sangat lembut atau gambut. 54mm atau 100mm diameter sampel piston tetap berdinding nipis, sama ada berterusan dalam endapan cetek atau pada jarak 1m dalam endapan dalam. KESIMPULAN Di kompetensi ini, para pelajar perlu mengenalpasti kategori sampel yang tidak terganggu serta faktor yang mempengaruhi kualiti sampel tersebut. Berdasarkan objektif bagi kompetensi ini, para pelajar boleh menyenaraikan dan mengenalpasti pelbagai teknik pengambilan sampel tidak terganggu. Selain itu, pelajar boleh menambah pengetahuan berkaitan Teknik pengambilan contoh tanah yang diperlukan di tapak bina. Tambahan pula, di kompetensi ini terdapat juga cara pemilihan sampel dilakukan mengikut jenis tanah yang dikumpulkan.
113 | D C A 1 1 4 3 LATIHAN / PENILAIAN 1) Takrifkan maksud bagi sampel yang tidak terganggu untuk pengambilan sampel di tapak binaan. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2) Sampel pemacu adalah sampel yang sama ada ditolak atau didorong ke dalam tanah tanpa putaran. Nyatakan dan jelaskan secara ringkas 2 jenis sampel pemacu yang boleh digunakan bagi proses pengambilan sampel. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 3) Nyatakan dan huraikan secara ringkas 2 bentuk penggerudian putar bagi penggerudian sampel yang dilakukan di tapak pembinaan. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………
114 | D C A 1 1 4 3 4) Senaraikan kaedah pengambilan pasir yang boleh dilakukan dalam proses pengambilan sampel tanah. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 5) Senaraikan jenis tanah dan peralatan yang boleh digunakan dalam proses pengambilan sampel tanah. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………
115 | D C A 1 1 4 3 JAWAPAN 1) Takrifkan maksud bagi sampel yang tidak terganggu untuk pengambilan sampel di tapak binaan. - Sampel tidak terganggu ditakrifkan sebagai sampel tanah yang diambil terus dari bawah permukaan tanah menggunakan kaedah tertentu. - Sampel tidak terganggu dikawal dari pelbagai segi gangguan seperti gangguan minimum pada struktur, kandungan air, keadaan tegasan dan ketumpatannya. - Tambahan, sampel ini diambil dalam keadaan terpelihara semula jadinya dan ditempatkan dalam bekas kedap udara. 2) Sampel pemacu adalah sampel yang sama ada ditolak atau didorong ke dalam tanah tanpa putaran. Nyatakan dan jelaskan secara ringkas 2 jenis sampel pemacu yang boleh digunakan bagi proses pengambilan sampel. i. Open Drive Sampler (Sampel Tiub Terbuka) Ianya terdiri daripada sebatang tiub keluli yang mempunyai bebenang skru di kedua hujungnya. Di satu hujung tiub dipasangkan kekasut pemotong sementara di satu hujung lagi dipasangkan kepala pensampel yang bersambung kepada rod penjara. ii. Piston Drive Sampler (Sampel Tiub Piston) Pensampel ini terdiri daripada satu tiub berdinding nipis dengan piston yang dihubungkan ke rod. Rod ini berada di dalam rod penjara geronggang yang melintasi kepala pensampel.
116 | D C A 1 1 4 3 3) Nyatakan dan huraikan secara ringkas 2 bentuk penggerudian putar bagi penggerudian sampel yang dilakukan di tapak pembinaan. i. Penggerudian lubang terbuka Biasanya digunakan untuk tanah dan batuan yang lemah, menggunakan bit pemotong untuk memecahkan semua bahan yang berada di dalam lingkungan garis pusat lubang. ii. Penggerudian teras Digunakan untuk batuan dan tanah liat keras, yang menggunakan bit memotong lubang anulus di dalam bahan dan teras yang tak terusik masuk ke dalam tong sebagai sampel. 4) Senaraikan kaedah pengambilan pasir yang boleh dilakukan dalam proses pengambilan sampel tanah. i. Kaedah Pam dan Pontun ii. Kaedah Jengkaut iii. Kaedah Kapal Korek iv. Kaedah Manual 5) Senaraikan jenis tanah dan peralatan yang boleh digunakan dalam proses pengambilan sampel tanah. JENIS CONTOH TANAH JENIS ALAT Sampel tanah kukuh (undisturbed soil sample) Bekas logam atau tembaga (ring sample), skop/cangkul, pisau tajam Sampel tanah dengan agregat kukuh (undisturbed soil aggregate) Cangkul, kotak sampel Sampel tanah terganggu (disturbed soil sample) Cangkul dan atau bor tanah, plastik tebal
117 | D C A 1 1 4 3 5.0 SOIL COMPACTION PENGENALAN Pemadatan tanah merupakan bahagian penting dalam proses pembinaan. Ia sering digunakan bagi menyokong struktur tanah bagi pembinaan asas seperti bangunan, jalan raya, laluan pejalan kaki dan sebagainya. Jenis tanah dan fungsi struktur yang akan dibina juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi mampatan yang perlu dikenakan ke atas tanah tersebut. Malahan, kebanyakkan tanah yang dimampatkan juga perlu diberikan tekanan secara berterusan supaya fungsi struktur binaan tidak terjejas kemudian hari. Tambahan, tanah perlu mencapai tahap kestabilan terhadap perubahan isipadu kerana kandungan air juga mempengaruhi kekuatan tanah berkenaan. Pemadatan ditakrifkan sebagai satu proses meningkatkan ketumpatan tanah dengan merapatkan atau memampatkan zarah-zarah tanah. Proses pemadatan ini akan mengurangkan isipadu udara tetapi tiada perubahan ketara terhadap isipadu air di dalam tanah tersebut. Isipadu udara dikurangkan dengan mengenakan beban yang tinggi bagi membolehkan udara keluar dari tanah. Oleh yang demikian, terdapat beberapa ujian yang dilaksanakan bagi menguji kadar kebolehtelapan sampel tanah dalam beberapa penyiasatan tanah dari aspek pemadatan. OBJEKTIF Objektif kompetensi ini adalah: 1) Mengenalpasti prinsip dan tujuan pemadatan tanah dilakukan. 2) Menyenaraikan dan mengenalpasti jenis pemadatan tanah yang dilakukan di makmal atau di tapak binaan. 3) Berpengetahuan dalam teknik-teknik khas dan terbaru berkaitan pemadatan tanah.
118 | D C A 1 1 4 3 NOTA PENERANGAN 5.1 PRINSIP DAN TUJUAN PEMADATAN Hampir semua jenis tapak projek pembinaan menjalankan proses pemadatan tanah dengan menggunakan teknik pemadatan mekanikal menggunakan jentera penggelek, jentera penggetar atau alat pelantak yang piawai. Proses pemadatan merupakan sebahagian proses yang penting dalam pembinaan. Jika proses ini tidak dijalankan perubahan tanah boleh berlaku dan mengakibatkan kos penyenggaraan yang tidak perlu atau kegagalan struktur. Rajah 1 : Perbandingan gambaran kedudukan zarah-zarah tanah sebelum dan selepas proses pemadatan tanah dijalankan Kerja pemadatan amat penting untuk membuat asas jalan (subgred), benteng daripada tambakan tanah, asas bangunan dan sebagainya. Pemadatan dilakukan lapis demi lapis (biasanya ketebalan setiap lapisan adalah adalah 200 – 300mm) dengan menggunakan penggelek, penggetar atau pelantak. Antara tujuan mengapa proses pemadatan tanah diperlukan adalah: i. Meningkatkan kapasiti galas beban tanah bagi subgred ii. Menghalang berlaku mendapan tanah iii. Mengelakkan berlaku kerosakan frost tanah iv. Menambah kestabilan tanah kerana kurang terdedah pada perubahan isipadu tanah v. Mengurangkan rembesan air yang menyebabkan pengembangan dan pengecutan tanah. vi. Mengurangkan kos pembaikan terhadap kegagalan struktur.
119 | D C A 1 1 4 3 Rajah 2 : Gambaran beberapa risiko yang berlaku sekiranya proses pemadatan tanah tidak dilakukan sebelum kerja pembinaan dijalankan. Darjah pemadatan sesuatu tanah diukur dalam sebutan ketumpatan kering iaitu jisim pepejal per unit isipadu tanah. Pemadatan yang sesuai hanya berlaku pada kandungan air yang optimum dalam tanah tersebut. Oleh itu untuk menentukan pemadatan tanah, ketumpatan pukal dan kandungan air sesuatu tanah perlulah diketahui terlebih dahulu. 5.2 UJIAN PEMADATAN DI MAKMAL Di makmal, ketumpatan kering maksimum dan kandungan air optimum boleh ditentukan dengan menjalankan beberapa ujian pemadatan antaranya Proctor Piawai dan Proctor Ubahsuai. Ujian ini menentukan sama ada pemadatan tanah sesuatu tapak projek pembinaan telah dicapai. Pencapaian proses pemadatan yang boleh diketahui melalui ujian pamadatan kerana ujian ini dapat mengukur ketumpatan tanah untuk membandingkan darjah pemadatan, mengukur kesan lembapan pada ketumpatan tanah dan menyediakan lengkung ketumpatan bagi mengenalpasti lembapan yang optimum.
120 | D C A 1 1 4 3 5.2.1 Ujian Proctor Piawai Ujian ini dijalankan untuk mendapatkan lengkung pemadatan dan menentukan kandungan air optimum dan ketumpatan kering maksimum bagi menentukan tekanan mampatan yang spesifik. Rajah 3 : Peralatan yang digunakan untuk ujian proctor piawai Peralatan dan bahan yang diperlukan dalam menjalankan ujian proctor piawai ialah: i. Isipadu mold = 943.3 cm3 ii. Ukur lilit mold = 101.6 mm iii. Berat rammer = 24.4 N (jisim 2.5kg), dengan tinggi jatuhan hentakkan 304.8 mm. iv. Jisim tanah yang melepasi ayak No.4 (saiz 4.75mm) dicampurkan dengan peratusan kandungan air yang telah ditentukan dan disukat menggunakan silinder penyukat. v. Alat penimbang vi. Dipadatkan dengan tiga (3) lapisan tanah, dimana setiap lapisan dihentakkan dengan rammer sebanyak 27 kali.
121 | D C A 1 1 4 3 Rajah 4 : Peralatan yang digunakan dalam Ujian Proctor Piawai Kerja di makmal akan dimulakan dengan mencampurkan tanah sampel dengan air mengikut peratusan yang telah ditentukan. Sampel tanah hendaklah melepasi ayakan 4.75mm. Tanah akan dipadatkan ke dalam satu acuan silinder dan diisi dengan tiga lapisan. Setiap lapisan dihentak 27 kali hentaman dengan pemadat piawai (rammer) seberat 2.5 kg pada jarak kejatuhan yang ditentukan bagi setiap lapisan. Setelah selesai pemadatan, tanggalkan kolar acuan dan tanah dipotong searas dengan permukaan silinder dengan menggunakan penggerok besi. Sampel tanah dan acuan ditimbang untuk memperolehi ketumpatan pukal sampel tanah tersebut. Seterusnya, kandungan air tanah (lembapan) ditentukan dan dengan ini ketumpatan kering tanah boleh dikira. Ujian ini diteruskan dengan menambahkan sedikit air kepada sampel tanah (umumnya 2-6%) dan proses yang sama diulangi sehingga berat tanah melepasi nilai maksimum dan mula berkurangan.
122 | D C A 1 1 4 3 Pengiraan yang perlu diambil perhatian semasa ujian proctor piawai dijalankan adalah: Ketumpatan basah (g) = Berat tanah yang dipadatkan Ketumpatan kering (g) = ketumpatan basah / (1 +w) Dimana, w ialah kandungan lembapan tanah Oleh itu, plotkan ketumpatan kering terhadap kandungan lembapan. Satu lengkung ketumpatan kering melawan kandungan air dapat dihasilkan bagi mengetahui ketumpatan kering maksimum dan kelembapan optimum bagi tanah tersebut. Rajah 5 : Lengkung pemadatan Contoh analisis data bagi ujian proctor piawai bagi mendapatkan ketumpatan kering maksimum dan kandungan lembapan optimum. Jadual 1 : Data ujian proctor piawai Ketumpatan Pukal (kg/m3 ) Kandungan Lembapan (w) 1568.96 8.4 1993.00 10.2 2247.43 12.3 1929.40 14.6 1780.98 16.8 Merujuk persamaan, (5.1)
123 | D C A 1 1 4 3 Bagi mendapatkan nilai-nilai ketumpatan kering bagi setiap kandungan air dan ketumpatan pukal. Jadual 2 : Analisis data ketumpatan tanah Ketumpatan Pukal (kg/m3 ) Kandungan Lembapan (w) Ketumpatan Kering, Pd (kg/m3 ) 1568.96 8.4 1447.38 1993.00 10.2 1808.53 2247.43 12.3 2001.27 1929.40 14.6 1683.60 1780.98 16.8 1524.81 Rajah 6 : Graf yang dilakarkan setelah analisis data dilakukan Lengkung pada graf diatas menunjukkan ketumpatan kering maksimum ialah 2020(kg/m3 ) dan kandungan lembapan optimum ialah 13%. 5.2.2 Ujian Proctor Ubahsuai Tujuan ujian ini dijalankan adalah sama dengan Ujian Proctor Piawai iaitu menentukan ketumpatan kering maksimum dan kandungan air optimum bagi pemadatan tanah. Peralatan dan bahan yang diperlukan dalam menjalankan ujian proctor piawai ialah: i. Isipadu mold = 943.3 cm3 ii. Ukur lilit mold = 101.6 mm
124 | D C A 1 1 4 3 iii. Berat rammer = 4.5 kg, dengan tinggi jatuhan hentakkan 450 mm iv. Jisim tanah yang melepasi ayak No.4 (saiz 4.75mm) dicampurkan dengan peratusan kandungan air yang telah ditentukan dan disukat menggunakan silinder penyukat v. Alat penimbang vi. Dipadatkan dengan lima (5) lapisan tanah, dimana setiap lapisan dihentakkan dengan rammer sebanyak 27 kali Setelah selesai pemadatan, tanah dipotong searas dengan permukaan mold dan ditimbang untuk memperolehi ketumpatan pukal sampel tanah. Seterusnya kandungan lembapan ditentukan agar ketumpatan kering boleh dikira. Ujian ini diteruskan dengan menambah sedikit air kepada sampel tanah sebanyak 2% dan proses yang sama diulangi sehingga berat tanah melepasi nilai maksimum dan mula berkurangan. Satu lengkung ketumpatan kering melawan kandungan air dapat dihasilkan. Rajah 7 : Perbandingan antara ujian proctor piawai dan ujian proctor ubahsuai. 5.3 PEMADATAN DI TAPAK 5.3.1 Jentera atau Loji Pemadatan i. Pneumatic Rubber-Tired Rollers Loji ini adalah lebih baik dalam banyak aspek daripada penggelek roda licin. Loji ini mempunyai muatan yang sarat dengan beberapa baris tayar. Tekanan sentuhan dibawah tayar dianggarkan 600 hingga 700 KN/m2 yang mampu memadatkan sehingga 80%. Loji ini boleh digunakan untuk tanah
125 | D C A 1 1 4 3 berpasir atau tanah liat. Pemadatan yang dicapai adalah hasil gabungan tekanan dan tindakan menguli. Rajah 8 : Pneumatic Rubber ii. Sheepsfoot Roller Loji ini ialah drums yang mempunyai banyak unjuran yang berkeluasan 25 hingga 85 cm2 setiap satunya. Loji ini dikatakan paling berkesan dalam kerja pemadatan tanah jenis tanah liat. Tekanan sentuhan setiap unjuran dengan permukaan tanah ialah 1380 hingga 6900 KN/m2 . Kerja pemadatan di tapak menggunakan loji jenis ini bagi pemadatan lapisan tanah yang paling bawah. Rajah 9 : Sheepsfoot Roller
126 | D C A 1 1 4 3 iii. Vibratory Rollers (Penggelek Getaran) Loji ini sangat cekap dalam pemadatan tanah berbutir. Penggetar (vibrator) juga boleh dipasang pada loji jenis pneumatic rubbertired roller dan sheepsfoot roller untuk menghasilkan getaran pada tanah. Getaran dihasilkan oleh pemberat berputar off-center pada loji ini. Rajah 10 : Vibratory Rollers iv. Rammers Jentera ini memberikan daya impak tinggi (amplitude tinggi) menjadikannya pilihan yang baik untuk pemadatan tanah jenis cohesive. Julat kekerapan hentakan pukulan rammers adalah 500 hingga 750 pukulan seminit. Jentera ini memperoleh daya pemadatan daripada enjin diesel atau petrol. Rammers dicondongkan pada forward angle bagi membolehkan jentera bergerak atau melompat kehadapan. Jentera ini meliputi tiga jenis pemadatan iaitu hentaman, getaran dan menguli. Rajah 11 : Rammers
127 | D C A 1 1 4 3 v. Reversible Vibratory Plates Terdapat ciri tambahan pada plat getaran bagi jentera ini. Ia mempunyai dua pemberat tepi yang membolehkan peralihan pergerakan ke hadapan dan belakang. Sekaligus menambahkan daya pemberat pada jentera ini. Jentera ini sesuai untu jenis tanah semi-cohesive. Rajah 12 : Reversible Vibratory Plates 5.3.2 Spesifikasi dalam kerja pemadatan Pemadatan tanah juga dipengaruhi oleh beberapa faktor iaitu: i. Kandungan Air Merupakan satu sifat yang penting dalam pemadatan tanah. Pada kandungan air yang rendah, tanah menjadi kukuh dan sukar dipadatkan. ii. Tenaga Pemadatan Meningkatkan keperluan tenaga keatas setiap berat unit tanah ia akan menyebabkan nilai ketumpatan kering tanah meningkat sekaligus menurunkan kandungan air optimum. iii. Jenis loji pemadatan yang digunakan Antara jentera atau loji yang biasa digunakan Pneumatic Rubber Tired Roller, Sheepsfoot, Vibratory Rollers, Rammers, Reversible Vibratory Plates.
128 | D C A 1 1 4 3 iv. Sifat-Sifat Tanah Secara amnya, tanah berbutiran kasar seperti tanah kerikir dan tanah berpasir boleh dipadatkan kepada nilai kepadatan yang lebih tinggi berbanding tanah berbutiran halus seperti berkelodak. Rajah 13 : Jadual ketumpatan tanah melawan kandungan air 5.3.3 Field Density Test (FDT) Bahagian ketumpatan yang kering pada bahagian yang dipadatkan tanah atau turapan bahan adalah langkah biasa dari jumlah pemadatan diperoleh semasa pembinaan. Mengenai ketumpatan tanah dan kelembapan kandungan, ketumpatan kering dikira. Oleh yang demikian, Field Density Test (FDT) adalah kepentingan sebagai ujian pengawalan lapangan bagi pemadatan tanah atau mana-mana turapan lapisan lain yang diperlukan. Adalah penting untuk mengetahui dan mengawal ketumpatan tanah semasa pemadatan. Berikut adalah ujian ditapak yang biasa digunakan untuk menentukan ketumpatan pemadatan di tapak dicapai. Antara ujiannya ialah : i. Kaedah Penggantian Pasir (Sand Replacement Method) ii. Kaedah Belon Getah (Balloon Density Method) iii. Kaedah Pemotong Teras iv. Kaedah Minyak Berat Prinsip asas kaedah penggantian pasir adalah untuk mengukur jumlah in-situ lubang dari mana bahan digali daripada berat pasir dengan pengisian ketumpatan yang diketahui dalam lubang. Ketumpatan in-situ bahan diberikan oleh berat bahan yang digali dibahagikan dengan jumlah in-situ.
129 | D C A 1 1 4 3 5.3.3.1 Kaedah Penggantian Pasir (Sand Replacement Method) Objektif ujian ini adalah untuk menentukan ketumpatan in-situ tanah semula jadi atau tanah padat menggunakan silinder penuangan pasir. Ketumpatan in-situ tanah semula jadi diperlukan untuk penentuan kapasiti galas tanah bagi tujuan analisis kestabilan cerun untuk penentuan tekanan pada strata asas untuk pengiraan penempatan dan reka bentuk struktur bawah tanah. Rajah 14 : Keratan rentas kaedah penggantian pasir Ia adalah ujian kawalan kualiti yang sangat Berjaya dimana pemadatan diperlukan terutama bagi pembinaan tambak dan turapan. Dengan menjalankan ujian ini adalah mungkin untuk menentukan ketumpatan tanah. Kandungan lembapan mungkin berbeza mengikut masa dan ketumpatan tanah juga. Oleh itu, laporan ujian ini akan menentukan ketumpatan kering tanah. Hubungkait antara ketumpatan kering dan kandungan lembapan boleh ditentukan dengan formula berikut: (5.2)
130 | D C A 1 1 4 3 Peralatan dan bahan yang diperlukan: i. Silinder penuangan pasir berkapasiti 3liter / 16.5liter, dipasang diatas penuangan semula dan dipisahkan dengan plat penutup pengatup (shutter cover plate). ii. Alat untuk menggali lubang atau alatan yang sesuai seperti alat pengikis untuk permukaan yang rata seperti tukul atau pahat. iii. Alat penimbang yang boleh membaca ketepatan berat bagi 1g. iv. Bekas logam untuk mengumpul tanah yang digali atau dikikis. v. Dulang logam dengan 300-450mm2 dan 40-50mm2 dengan lubang diameter 100-200mm ditengah. vi. Plat kaca kira-kira 450 – 600 mm2 dengan ketebalan 10mm. vii. Pasir semulajadi yang bersih dan digred seragam melalui ayak 1.00mm dan yang kekal pada ayak 600mikron. Pasir ini hendaklah bebas daripada bahan organic dan telah dikeringkan dengan ketuhar serta terdedah kepada kelembapan atmosfera. viii. Bekas kedap udara yang tidak berkarat. ix. Ketuhar (thermostatically) yang boleh mengawal bahagian dalam pada bahan tidak berkarat untuk mengekalkan suhu 1050 – 1100oC. Prosedur kerja bagi menjalankan ujian ini adalah: i. Meratapkan permukaan tanah sehingga menyentuh keseluruhan plat yang digunakan. ii. Pasang plat sandcone pada titik untuk dilakukan pengujian, kemudian pasang paku pada plat tersebut agar tidak bergoyang ketika kerja penggalian dijalankan. iii. Menggali lubang mengikut diameter plat alat sandcone sedalam enam inci dengan menggunakan pahat. iv. Ambil tanah yang telah digali dan masukkan ke dalam bekas logam. v. Silinder penuang diletakkan diatas lubang yang telah digali. Buka penutup dan masukkan pasir ke dalam silinder dan biarkan pasir memenuhi lubang serta kon vi. Apabila tiada lagi pasir yang keluar di silinder penuang, tutup tudung kon. vii. Ambil pasir yang berlebihan di dalam kon untuk ditimbang jisim.
131 | D C A 1 1 4 3 viii. Timbang tanah yang telah digali, pastikan tiada tanah yang ditinggalkan didalam lubang yang telah digali. ix. Ambil sedikit tanah untuk mengetahui kandungan kelembapan yang ada pada tanah dengan menggunakan ketuhar. 5.4 PENGENALAN KEPADA TEKNIK TERKINI BAGI KERJA PEMADATAN TANAH 5.4.1 Vibroflotation Vibroflotation ialah teknik penambaikan tanah yang digunakan pada kedalaman yang besar dengan menggunakan probe elektrik atau hidraulik berkuasa bagi menambah kekuatan tanah. Peangapungan getaran semasa proses ini akan memampatkan tanah bagi menjamin kesesuaian tanah meyokong beban rekabentuk bangunan. Teknik ini digunakan bagi meningkatkan beban kapasiti galas tanah. Ia mengenggam semula zarah tanah dan menggabungkannya bersama bagi meningkapkan kapasiti galas tanah. Pemadatan tanah boleh dicapai sedalam 200 kaki. Risiko hakisan tanah bagi kawasan yang terdedah dengan gempa bumi juga berkurangan melalui teknik ini. Terdapat tiga teknik berbeza yang digunakan dalam Vibroflotation iaitu: i. Kaedah Pemadatan (Vibro-Compaction Method) Digunakan untuk memadatkan tanah berbutir dan memampatkan tanah berpasir. ii. Kaedah Penggantian (Vibro-Replacement Method) Digunakan bagi menggantikan tanah yang lemah atau tanah yang tidak mencukupi dengan udara, air dan tanah berbutir. Ia sesuai dilakukan pada pelbagai jenis tanah samaada tanah liat atau tanah berpasir. iii. Kaedah Anjakan (Vibro-Displacement Method) Dilakukan tanpa menggunakan air. Probe dimasukkan ke dalam tanah dan ia akan mengagihkan kuasa ke sisi apabila tiang tanah baru sedang dibentuk atau dipadatkan.
132 | D C A 1 1 4 3 Proses Vibrofloatation ini berfungsi dengan meletakkan probe pada kedalaman diatas titik pemadatan. Air atau udara dikeluarkan melalui jet dihujung probe. Getaran yang dikeluarkan melalui probe ini akan menronggakan zarah tanah sementara waktu bagi membolehkan probe melakukan penimbuasan dibawah beratnya sendiri. Apabila probe mencapai strata tanah yang lemah, agihakan udara dan air akan dihentikan. Setelah itu, tanah akan dipadatkan dengan getaran probe yang menyebabkan rongga disekeliling penggetar terisi semula dengan tanah berbutir. Apabila proses telah selesai, probe ditarik perlahan-lahan disetiap sela 12 inci. Pemadatan silinder akan terbentuk disekeliling probe. Tahap pemadatan yang dicapai akan ditunjukkan oleh peningkatan tekanan minyak. Kawasan sekitar probe akan diisi semula dengan tanah berbutir secara automatic,apabila probe mula ditarik keatas. Bahan yang digunakan untuk mengisi semula hendaklah bebas daripada kelodak, kerikil atau batu hancur. Rajah 15 : Teknik pemadatan Vibrofloatation Vibrofloatation ialah salah satu cara yang mampu memperbaiki keadaan tanah apabila lapisan dalam tanah yang tidak mencukupi (lompang) ditemui. Antara kelebihan teknik Vibrofloatation ini ialah: i. Apabila proses dilakukan dengan betul, kemungkin berlaku perubahan kedudukan struktur asas dapat dikurangkan ii. Teknik yang cepat dan mudah dalam kerja memperbaiki lapisan tanah yang tidak mempunyai kapasiti galas beban yang baik.
133 | D C A 1 1 4 3 iii. Pengurangkan kos kerana teknik ini mampu mencapai ribuan meter padu setiap hari. iv. Boleh dilakukan disekeliling struktur sedia ada tanpa merosakkannya. v. Tidak mencemarkan alam persekitaran vi. Menambah baik strata tanah tanpa merubah ciri asal tanah tersebut. vii. Tiada penggalian dilakukan sekaligus mengurangkan bahaya, pencemaran tanah dan mengangkut bahan keluar dari tapak pembinaan. 5.4.2 Dynamic Compaction Teknik pemadatan tanah dinamik (DC) mencapai ketumpatan tanah dalam menggunakan impak dinamik tinggi yang terhasil daripada penurunan tumbukan besar. Proses ini terdiri daripada agihan impak tenaga tinggi (biasanya 10-25tan) dari ketinggian antara 10-25m. Ia dikawal secara sistematik pada susun atur grid yang diselaraskan. Kesan pemadatan ditentukan oleh kedalaman penambaikan, kedalaman air bawah tanah dan taburan saiz zarah tanah. Kekuatan tanah dan kebolehmampatan meningkat. Kaedah pembaikan tanah ini digunakan untuk merawat sebarang jenis tanah berbutir atau berpasir. Rajah 16 : Teknik Pemadatan Dinamik menggunakan Dynamic Compactor (3-5 sides module) Teknik pemadatan dinamik menggunakan dynamic compactor berlaku apabila impuls tekanan berlaku semasa bucu roda dijatuhkan dari titik tertinggi. Getaran juga berlaku semasa roda melantun dan berputar pada kelajuan tertentu. Pemadatan berlaku dari berat roda itu sendiri.
134 | D C A 1 1 4 3 Teknik pemadatan boleh digunakan dalam pembinaan perumahan, kawasan industri, pelupusan sampah, lapangan terbang, jalan raya, kem pelarian ataupun pelabuhan. Berbanding kaedah konvensional, Teknik ini mampu mengurangkan lagi masa dan kos pembinaan, meningkatkan kualiti pembinaan dan mengawal usaha pemadatan dengan berkesan. Teknik ini hanya memerlukan proses fizikal dan mekanikal tanpa melibatkan sebarang bahan atau proses tambahan. Rajah 17 : Teknik Pemadatan Dinamik menggunakan kren dengan menggunakan compaction hammer Teknik pemadatan dinamik menggunakan compaction hammer berlaku apabila bahan pengisi dijatuhkan menggunakan pemberat. Pemadapat bergantung kepada jatuhan berulang pada permukaan tanah menggunakan keluli berat dan konkrit. Lazimnya berat beban antara 5-25tan dan dijatuhkan daripada ketinggian sehingga 25m. lubang atau cetakan yang terbentuk pada setiap kedudukan hentakan akan diisi dan diratakan dengan tanah berbutir. Teknik ini mampu memadatkan pelbagai jenis tanah yang lemah kerana mampu meningkatkan kapasiti galas tanah, mengurangkan kandungan air dalam tanah. Teknik ini juga mampu memperbaiki keadaan tanah sehingga asas cetek boleh digunakan tanpa penggalian atau cerucuk yang dalam. 5.4.3 Blasting Letupan merupakan kaedah pemadatan tanah yang ekonomi dan boleh digunakan untuk pelbagai jenis tanah seperti berbutiran, kelodak, tanah liat, gembur dan berpasir. Teknik ini bukan sahaja berkesan malah mampu memampatkan tanah berbutir sehingga kedalaman 40m.Teknik pemadatan ini
135 | D C A 1 1 4 3 biasanya digunakan dalam kerja-kerja pembinaan seperti empangan timbunan, lapangan terbang, jalan raya dan pelabuhan. Kaedah letupan melibatkan penentuan jumlah bahan letupan yang betul, penempatan bahan letupan pada kedalaman yang sesuai dibawah paras air tanah dan seterusnya cas letupan yang selamat. Kaedah ini juga perlu mengambil kira risiko bahan letupan, kesan letupan luarjangka serta permit kebenaran menyimpan dan menggunakan bahan letupan. Rajah 18 : Peralatan yang diperlukan dalam menjalankan kaedah pemadatan letupan ‘blasting’ seperti dynamite sticks, detonator dan blast. Pemadatan tanah menggunakan letupan dijalankan dengan kaedah berikut: i. Menilai keadaan dan menentukan sama ada getaran akibat letupan boleh menyebabkan kerosakan struktur atau tanah runtuh disekitar tapak pembinaan. ii. Penilaian ini perlu bagi menilai kesan letupan yang dijangkakan. iii. Mendapatkan kebenaran menggunakan bahan letupan daripada pihak tertentu. iv. Menentukan kuantiti bahan letupan yang betul. Caj individu yang biasa digunakan 1-12kg atau 10-3-g/m3 tanah yang ingin dipadatkan. v. Letakkan bahan letuapan pada lubang yang telah digerudi pada kedalaman kira-kira 50-75% daripada jumlah kedalaman tanh yang ingin dipadatkan, dibawah paras air. vi. Jarak antara lubang gerudi ialah 5-15m. vii. Ulangan letupan adalah antara 2-3kali kerana pemadatan tanah tiga pusingan letupan adalah rendah. viii. Pemadatan tidak boleh dicapai dengan menggurangkan jarak gerudi atau menambah kuantiti bahan letupan.
136 | D C A 1 1 4 3 ix. Letupan pertama biasanya mencapai 50-60% pemadatan tanah x. Letupan keduan mencapai tambahan 20% pemadatan dari pemadatan penuh. Tenaga yang dikeluarkan oleh bahan letupan menwujudkan tegasan mampatan tanah dalam jisim tanah melalui gelombang kejutan. Tegasan yang terhasil meningkatkan tekanan liang udara keatas tanah tersebut. Apabila tekanan air dan udara dalam tanah hilang, makan zarah tanah mula tersusun semula menjadi lebih padat dan stabil. Rajah 19 : Kaedah letupan ‘blasting’ yang digunakan bagi pemadatan tanah asas KESIMPULAN Kompetensi ini menunjuk bahawa terdapat dua bentuk ujian dalam mengetahui tahap pemadatan tanah sesuatu tapak pembinaan melalui ujian yang dijalankan dimakmal seperti Ujian Proctor Piawai serta Proctor Ubahsuai dan ujian Field Density Test (FDT). Melalui ujian-ujian ini tahap pemadatan tanah ditentukan dengan hubungkait antara ketumpatan kering dan kandungan lembapan dalam tanah tersebut. Pemadatan tanah juga boleh dicapai dengan beberapa kaedah lain yang dijalankan ditapak pembinaan seperti jentera atau loji yang digunakan untuk kerja pemadatan tanah contohnya sheepshoot roller, pneumatic rubber roller dan vibrator plates. Terdapat juga Teknik-teknik khas yang digunakan dalam kerja pemadatan tanah seperti vibrofloatation, dynamic compaction dan blasting seperti yang telah diterangkan dalam kompetensi ini.
137 | D C A 1 1 4 3 LATIHAN / PENILAIAN 1) Apakah yang didefinisikan sebagai pemadatan tanah? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2) Berikut keputusan yang diperolehi daripada Ujian Proctor Piawai. Berdasarkan jadual dibawah plotkan graf lengkungan ketumpatan kering melawan kandungan lembapan dan tentukan ketumpatan kering maksimum dan kandungan lembapan optimum. Ketumpatan kering, pd 1760 1860 1975 1960 1900 1810 Kandungan air, w (%) 9 10 12.5 13 15 16 …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 3) Nyatakan tiga faktor-faktor yang mempengaruhi darjah pemadatan tanah. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………
138 | D C A 1 1 4 3 4) Senaraikan tiga teknik pemadatan tanah khas dan terangkan dengan ringkas konsep pemadatan salah satu daripadanya. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………
139 | D C A 1 1 4 3 JAWAPAN 1) Apakah yang didefinisikan sebagai pemadatan tanah? - Pemadatan ditakrifkan sebagai satu proses meningkatkan ketumpatan tanah dengan memampatkan zarah-zarah tanah dengan mengurangkan isipadu air dan udara. 2) Berikut keputusan yang diperolehi daripada Ujian Proctor Piawai. Berdasarkan jadual dibawah plotkan graf lengkungan ketumpatan kering melawan kandungan lembapan dan tentukan ketumpatan kering maksimum dan kandungan lembapan optimum. Ketumpatan kering, pd 1760 1860 1975 1960 1900 1810 Kandungan air, w (%) 9 10 12.5 13 15 16 Berdasarkan graf yang diplotkan ketumpatan kering maksimum ialah 1975 kg/m3, kandungan lembapan optimum 12.8%.
140 | D C A 1 1 4 3 3) Nyatakan tiga faktor-faktor yang mempengaruhi darjah pemadatan tanah. - Kandungan air - Tenaga pemadatan - Sifat tanah 4) Senaraikan tiga teknik pemadatan tanah khas dan terangkan dengan ringkas konsep pemadatan salah satu daripadanya. - Vibrofloatation - Dynamic Compaction - Blasting - Dynamic Compaction - Teknik pemadatan tanah dinamik (DC) mencapai ketumpatan tanah dalam menggunakan impak dinamik tinggi yang terhasil daripada penurunan tumbukan besar. Proses ini terdiri daripada agihan impak tenaga tinggi (biasanya 10-25tan) dari ketinggian antara 10-25m. Dua kaedah teknik ini adalah menggunakan dynamic compactor dan compaction hammer.