Pengaruh Muka Air Tanah pada Fondasi Dangkal: Panduan Praktis untuk Teknik Sipil

Fondasi dangkal, seperti fondasi telapak, jalur, atau pelat, merupakan elemen kunci dalam konstruksi bangunan bertingkat rendah. Fondasi ini mentransfer beban bangunan ke lapisan tanah di dekat permukaan. Namun, salah satu tantangan utama dalam desain fondasi dangkal adalah pengaruh muka air tanah. Fluktuasi muka air tanah dapat mengubah sifat mekanis tanah, memengaruhi kapasitas dukung, dan bahkan menyebabkan kerusakan struktural. Artikel ini menjelaskan bagaimana muka air tanah memengaruhi fondasi dangkal, memberikan wawasan teoretis, implikasi praktis, dan solusi desain untuk mahasiswa dan praktisi teknik sipil.

1. Memahami Muka Air Tanah dan Dampaknya pada Fondasi

Muka air tanah adalah batas antara tanah jenuh air dan tanah kering di atasnya. Air tanah berasal dari hujan, salju, atau sumber air lainnya yang meresap ke dalam tanah, mengisi pori-pori antara partikel tanah. Menurut [HowStuffWorks](https://home.howstuffworks.com/real-estate/buying-home/how-does-ground-water-level-affect-development.htm), air tanah menyumbang 98% air yang dapat digunakan di Bumi, menjadikannya sumber daya penting namun juga faktor risiko dalam konstruksi.

Ketika muka air tanah naik, tekanan pori air dalam tanah meningkat, mengurangi tekanan efektif—selisih antara tekanan total dan tekanan pori air. Penurunan tekanan efektif ini melemahkan kemampuan tanah untuk menahan beban, sehingga mengurangi kapasitas dukung fondasi. Sebaliknya, penurunan muka air tanah dapat menyebabkan penyusutan tanah, terutama pada tanah lempung, yang memicu penyelesaian atau retakan pada bangunan.

Contoh nyata dampak muka air tanah adalah kelembapan di ruang bawah tanah. Jika muka air tanah lebih tinggi dari lantai bawah tanah, air dapat meresap melalui dinding atau lantai, menyebabkan kerusakan ([Budget Basement](https://www.budgetbasement.com/groundwater-effects-on-foundations/)). Oleh karena itu, memahami dinamika muka air tanah sangat penting untuk desain fondasi yang aman.

2. Dasar Teori: Kapasitas Dukung Fondasi Dangkal

Kapasitas dukung fondasi dangkal dihitung menggunakan rumus klasik yang diperkenalkan oleh Terzaghi (1943), yang mempertimbangkan tiga komponen utama: kohesi tanah (c’), bobot satuan tanah (γ), dan tekanan overburden (q). Rumus ini dinyatakan sebagai:

q_ult = c’N_c + qN_q + 0,5γBN_γ

Di mana N_c, N_q, dan N_γ adalah faktor kapasitas dukung, dan B adalah lebar fondasi. Namun, kehadiran muka air tanah mengubah bobot satuan efektif tanah (γ’), yang menjadi lebih rendah saat tanah jenuh air. Menurut [ScienceDirect](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266352X21004080), koefisien koreksi (c_w) digunakan untuk menyesuaikan kapasitas dukung saat muka air tanah berada di dekat fondasi. Koefisien ini berkisar dari c_w,0 = γ’/γ (ketika muka air tanah di permukaan) hingga 1 (ketika muka air tanah jauh di bawah fondasi).

Penelitian oleh [Springer](https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-021-02368-2) menunjukkan bahwa pada formasi batuan, muka air tanah di dekat fondasi dapat mengurangi kapasitas dukung hingga 20%, terutama pada batuan dengan Geological Strength Index (GSI) rendah. Studi lain oleh [MDPI](https://www.mdpi.com/2076-3417/13/1/473) menemukan bahwa pada tanah berpasir, kenaikan muka air tanah dari 0 mm ke 150 mm dapat mengurangi kapasitas dukung hingga 30,8%.

3. Implikasi Praktis

Pengaruh muka air tanah bervariasi berdasarkan jenis tanah dan kondisi lingkungan. Berikut adalah implikasi praktis untuk berbagai jenis tanah:

• Tanah Berpasir: Kenaikan muka air tanah mengurangi tekanan efektif, menyebabkan penurunan kapasitas dukung. Studi [MDPI](https://www.mdpi.com/2076-3417/13/1/473) menunjukkan penurunan kapasitas dukung sebesar 11,1% hingga 30,8% saat muka air tanah naik dari 0 mm ke 150 mm.
• Tanah Lempung: Perubahan muka air tanah menyebabkan ekspansi atau kontraksi tanah. Penurunan muka air tanah dapat memicu penyusutan, sedangkan kenaikan menyebabkan pembengkakan, yang keduanya merusak fondasi.
• Formasi Batuan: Air tanah dapat membuka retakan pada batuan, mengurangi kualitas geoteknis dan kapasitas dukung, terutama pada batuan dengan GSI rendah ([Springer](https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-021-02368-2)).

Di sisi lain, penurunan muka air tanah yang signifikan dapat menyebabkan land subsidence. Menurut [Durham University](https://durham-repository.worktribe.com/output/1636508/), penurunan muka air tanah akibat pengambilan air besar-besaran telah menyebabkan penyelesaian tanah hingga 8 meter di beberapa wilayah, dengan kerusakan bangunan terjadi bahkan pada penyelesaian kurang dari 1 meter. Di Inggris, kerugian akibat pergerakan tanah akibat kekeringan mencapai £1,6 miliar pada 1990-an, sementara di Tiongkok, kerugian di Shanghai mencapai £10 miliar selama satu dekade.

4. Pertimbangan Desain

Untuk mengatasi pengaruh muka air tanah, insinyur sipil harus mempertimbangkan langkah-langkah berikut dalam desain fondasi dangkal:

• Investigasi Geoteknis: Kumpulkan data akurat tentang kedalaman muka air tanah melalui pengujian tanah dan pemantauan musiman ([FHWA](https://www.fhwa.dot.gov/engineering/geotech/pubs/010943.pdf)).
• Faktor Koreksi: Terapkan faktor koreksi seperti C_Wγ dan C_Wq untuk menyesuaikan perhitungan kapasitas dukung berdasarkan posisi muka air tanah.
• Solusi Mitigasi: Gunakan sistem drainase, material anti-air, atau fondasi yang lebih dalam untuk mengurangi dampak muka air tanah yang tinggi. [Intertek](https://www.intertek.com/blog/2020/11-10-groundwater/) menekankan pentingnya mempertimbangkan muka air tanah sejak tahap perencanaan.

Sebagai contoh, pada proyek dengan muka air tanah tinggi, insinyur dapat memasang pompa dewatering untuk menurunkan muka air tanah selama konstruksi, seperti yang dilakukan di banyak proyek perkotaan ([ScienceDirect](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2467967419300923)). Namun, dewatering harus dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari penyelesaian tanah di sekitar lokasi.

5. Studi Kasus

Beberapa studi kasus menyoroti dampak nyata muka air tanah pada fondasi dangkal:

• Kota London: Penurunan muka air tanah akibat dewatering selama konstruksi menyebabkan penyelesaian tanah yang signifikan, memengaruhi bangunan dengan fondasi dangkal ([ICE Virtual Library](https://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/gpiua.19744.0019)).
• Shanghai, Tiongkok: Pengambilan air tanah besar-besaran menyebabkan penurunan tanah hingga 8 meter, merusak banyak bangunan ([Durham University](https://durham-repository.worktribe.com/output/1636508/)).
• Daerah Pesisir: Kenaikan muka air tanah akibat naiknya permukaan laut meningkatkan risiko banjir dan intrusi air asin, yang melemahkan fondasi ([AGU](https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021EF002580)).

Kasus-kasus ini menunjukkan bahwa fluktuasi muka air tanah, baik naik maupun turun, dapat memiliki konsekuensi serius jika tidak dikelola dengan baik.

Kesimpulan

Pengaruh muka air tanah pada fondasi dangkal adalah aspek kritis dalam desain teknik sipil. Kenaikan muka air tanah dapat mengurangi kapasitas dukung, sedangkan penurunannya dapat menyebabkan penyelesaian tanah. Dengan investigasi geoteknis yang cermat, penggunaan faktor koreksi, dan solusi mitigasi seperti drainase, insinyur dapat merancang fondasi yang tahan terhadap fluktuasi muka air tanah. Memahami dinamika ini tidak hanya mencegah kerusakan struktural tetapi juga menghemat biaya jangka panjang.

Jika Anda adalah praktisi, akademisi, atau pelajar teknik sipil, bergabunglah dengan grup WhatsApp [Komunitas Konstruksi Inpetra ID](https://chat.whatsapp.com/CtFeXxtWrqxGxlrlGL5eTz) untuk berdiskusi lebih lanjut tentang topik ini.

Referensi

1. FHWA. (2006). Geotechnical Engineering Circular No. 6: Shallow Foundations. https://www.fhwa.dot.gov/engineering/geotech/pubs/010943.pdf
2. Alencar, A., et al. (2021). Influence of the groundwater level on the bearing capacity of shallow foundations on the rock mass. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-021-02368-2
3. Chen, W., et al. (2023). Study on the Influence of Groundwater Variation on the Bearing Capacity of Sandy Shallow Foundation. Applied Sciences. https://www.mdpi.com/2076-3417/13/1/473
4. Conte, E., & Ausilio, E. (2021). Groundwater effect on bearing capacity of shallow strip footings. Computers and Geotechnics. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266352X21004080
5. Simpson, B. (2012). The impact of changes in the water table and soil moisture on structural stability of buildings and foundation systems. Durham University. https://durham-repository.worktribe.com/output/1636508/
6. Intertek. (2020). Groundwater Issues in Construction. https://www.intertek.com/blog/2020/11-10-groundwater/
7. HowStuffWorks. (2011). How does groundwater level affect your development plans? https://home.howstuffworks.com/real-estate/buying-home/how-does-ground-water-level-affect-development.htm
8. Budget Basement Waterproofing. (2021). The Effects of Groundwater on Foundations. https://www.budgetbasement.com/groundwater-effects-on-foundations/
9. Testbook. (2025). Types of Foundation Used for Building. https://testbook.com/civil-engineering/types-of-foundations-for-buildings-and-uses
10. Pile Buck Magazine. (2023). Shallow Versus Deep Foundations: Factors to Consider. https://pilebuck.com/shallow-versus-deep-foundations-factors-consider-common-mistakes-pitfalls/
11. GZA GeoEnvironmental. (n.d.). Geotechnical Engineering Services. https://www.gza.com/services/geotechnical-engineering-services
12. BigRentz. (2023). Types of Foundations in Construction. https://www.bigrentz.com/blog/types-of-foundations
13. Civil Engineering Notes. (2024). Types of Foundations in Civil Engineering Projects. https://civilengineeringnotes.com/types-of-foundations/
14. Eng-Tips. (2017). Shallow Foundation & Underground Water Table. https://www.eng-tips.com/threads/shallow-foundation-amp-underground-water-table.422395/
15. Wikipedia. (2007). Shallow foundation. https://en.wikipedia.org/wiki/Shallow_foundation