Inovasi Teknik Konstruksi Dalam Optimalisasi Pembangunan Jembatan Mahakam-2 1)

Oleh:Ir. Herry Vaza, MEngSc. 2)

Ir. Idwan Suhendra 3)

Abstrak

Dalam pelaksanaan pembangunan jembatan berbentang khusus dan atau berbentang panjang, sejak awal tahap pra-rencana sampai dengan tahap perencanaan mendetail (DED) harus sudah mempertimbangkan kemudahan teknik pelaksanaan, baik ditinjau dari aspek ketersediaan bahan, material pendukung, peralatan kerja maupun teknologi yang sudah berkembang di Indonesia.

Pada pembangunan jembatan Mahakam-2, dimana konstruksi utama jembatan berupa jembatan gantung 3 bentang semetris dimana bentang utama 270 meter, beberapa inovasi teknik konstruksi diciptakan dengan memanfaatkan ketersediaan bahan, peralatan dan teknologi yang ada tersebut. Presentasi ini akan menyajikan beberapa inovasi teknik pelaksanaan jembatan Mahakam-2 yang dapat dijadikan acuan untuk pembangunan jembatan sejenis lainnya di Indonesia yaitu: (1) penggunaan spider-beam untuk mengangkat segmen 20 meteran (berat berkisar 40 ton) dari rangka-pengaku bentang-utama, yang ditarik oleh sepasang winch yang berada di atas ke dua angker-blok, untuk menggantikan teknik synchronize heavy lifted-up jack, (2) penggunaan launching-device yang berjalan di atas kabel utama untuk memasang clamp-cable termasuk hanger dengan berat berkisar 1000 kg setiap set sebagai pengganti peralatan barge-crane dan flying-box dan (3) pemasangan back-stay cable untuk mengontrol Tip Tower Displacement (TTD) dengan memberikan simpangan-awal sehingga pada saat jembatan dibuka untuk lalu-lintas chamber jembatan terbentuk sesuai rencana dan TTD kembali pada posisi yang tidak mengalami tegangan awal.

1) Disajikan pada konferensi regional teknik jalan ke-6 di Denpasar 18-19 Juli 20022) Kepala Bidang Rencana dan Evaluasi, Bapekin, Dep. Kimpraswil.3) Kepala Proyek Pembangunan Jembatan, PT Hutama Karya.

1

1. Pendahuluan

Jembatan Mahakam-2 atau juga disebut dengan Jembatan Kutai

Kartanegara-1, merupakan suatu pembangunan proyek berteknologi

dan beresiko tinggi, dimana faktor ketidak-pastian atas keberhasilan

pelaksanaan yang masih tinggi karena tingkat pengetahuan atas

konstruksi dan metoda pelaksanaan yang masih rendah, maka untuk

memperkecil resiko yang terjadi, perencanaan yang komprehensif dan

pelaksanaan yang inovatif sangatlah dibutuhkan untuk menunjang

keberhasilan dalam melaksanakan pembangunan proyek tersebut.

Jembatan Mahakam-2 di Kalimantan Timur dengan bentang utama 270

meter, adalah jembatan gantung ke-3 (tiga) yang dibangun di Indonesia

setelah Jembatan Mamberamo (235 m) di Papua dan Jembatan Barito

(230 m) di Kalimantan Selatan.

Walaupun ketiganya merupakan jembatan gantung jenis suspension,

tapi secara teknis ketiga jembatan tersebut mempunyai karakteristik

struktur yang berbeda dan metoda pelaksanaan yang berbeda pula.

Perbedaan yang paling utama pada proses pembangunan Jembatan

Mahakam-2 dibandingkan dengan pembangunan jembatan gantung

lainnya adalah pada penggunaan peralatan bantu pelaksanaan yang

diciptakan pada masa pelaksanaan yang mengandalkan pada peralatan

standar yang umumnya tersedia di Indonesia seperti winch untuk

mengangkat rangka jembatan dan penggunaan peluncur untuk

pemasangan clamp yang biasanya menggunakan peralatan heavy duty

lifting jack yang dikombinasikan dengan penggunaan ponton dan

crawler crane. ------------ orang Indonesia.

2. Konstruksi dan Detail Teknis Jembatan

Jenis konstruksi jembatan Mahakam-2 adalah Jembatan Gantung Sistem

Kabel Tunggal (Single Catenary Cable) dengan rangka pengaku berupa

modifikasi rangka baja Standar Bina Marga.

Jembatan ini merupakan jembatan Kelas A, dua jalur – dua arah dengan

lebar jalur 7 meter dilengkapi dengan trotoar 1 meter di kedua samping

2

jalurnya dengan panjang total 710 meter. Semua lantai jembatan

adalah beton bertulang K-350/U-40 dengan wearing course berupa aspal

HRS setebal 40mm.

Struktur bangunan bawah berupa pondasi tiang pancang baja 600

mm dan 1000 mm yang diisi dengan beton bertulang mutu K-300/U-

40 dengan kedalaman penetrasi bervariasi antara 40 sampai 60 meter.

Masing-masing tiang pada tiap kelompok pondasi disatukan oleh pile

cap dari beton bertulang K-350/U-40.

Panjang jembatan utama adalah 470 meter berupa jembatan gantung

tiga bentang. Beban lantai jembatan dipindahkan pada kabel utama

melalui kabel hanger diameter 63 mm yang dipasang tiap 10 meter.

Jumlah kabel utama jembatan (suspension cable) ujung-ujung yang

dilengkapi dengan socket adalah 2x19 buah yang ditumpu secara jepit

pada sadel-utama dan disebar serta dijangkarkan pada eye-bar dari

blok angkur secara pin melalui spread-saddle.

Struktur kaki-kaki tower berupa rangkaian 4 buah pipa baja 600 mm

setinggi 37 meter yang bertumpu pada konstruksi beton setinggi 15

meter.

Konstruksi kabel utama yang dipakai sebagai penggantung berbentuk

Regular Hexagonal dengan pola strand 3-4-5-4-3. Pada kondisi kabel

3

terpasang, bundel 19 strand, keseluruhan strand tidak mengalami

puntiran pada sumbu kabel, sehingga disebut sebagai Equal Lay.

Eye-bar pada blok fitting terbuat dari High strength steel SM-520YB dan

dipasang pada Blok Angkur dengan mengikuti pola 2-5-5-5-2. Pola

pemasangan eye-bar berbeda dengan pola strand Kabel. Hal ini untuk

mempermudah detail dari blok angkur.

POSISI KABEL DI SPREAD SADDLE

Kabel menggunakan tendon yang pada masing-masing sisi jembatan

terdiri dari 19 buah Galvanized Spiral Wire Strand berdiameter 57,9±

0,1mm, dengan panjang 526 meter dan berat ± 10 ton per buah,

dimensi kabel ditentukan demikian untuk memudahkan dalam

pemasangannya, mengingat peralatan dengan kapasitas sebesar

tersebut masih dapat ditemukan di Indonesia.

Klem dan Sadel menggunakan baja tuang yang diprodduksi secara lokal,

dimana jenisnya disesuaikan dengan penggunaannya, yaitu Baja Tuang

jenis Cast Iron FC-25 untuk sadel dan Ductile cast Iron FCD-60 untuk

Klem.

Untuk meminimalkan biaya, Tower yang terbuat dari struktur Baja

dengan berat 146 ton per buah, difabrikasi dalam kondisi terurai, yaitu

terdiri dalam 8 segmen. Hal ini dilakukan agar pemasangan tower dapat

dilakukan tanpa harus menggunakan alat angkat berkapasitas besar.

Hanger merupakan batang penggantung berdiameter 63,5 + 1mm, di

mana ujung atasnya bertumpu pada clamp dan ujung bawahnya

4

menjadi tumpuan plat buhul rangka. Jenis hubungan antara ujung

hanger dengan clamp maupun hubungan ujung hanger dengan plat

buhul rangka adalah sendi bebas, yang dibentuk dengan memberikan

konstruksi spherical bearing pada masing-masing hubungan.

Jumlah keseluruhan hanger adalah 88 buah, sesuai dengan jumlah

clamp ber-penggantung. Sedangkan panjang hanger bervariasi antara

4,520 meter hingga 35,810 meter. Panjang hanger ini sesuai dengan

elevasi kelengkungan kabel utama dan chamber rangka.

Konstruksi hanger merupakan material High Strength Low Alloy

Structural Steel berprofil ulir di kedua sisinya. Adapun properties

materialnya sebagai berikut :

- Tegangan tarik minimal = 555 MPa

- Tegangan leleh minimal = 700 MPa

- Perpanjangan elastis = 20% (maksimal)

3. Pre-Camber Tower

Pre-camber tower dengan penarikan kabel back stayed..................

Berbagai metode untuk pemasangan struktur atas jembatan gantung

telah dibuat dengan mengacu dari berbagai sumber dan pengalaman.

Mengingat pelaksanaan pemasangan struktur atas jembatan gantung

semacam ini tidak banyak didapati, maka studi pustaka tentang

jembatan gantung sangat diperlukan. Karakteristik dan perilaku struktur

atas jembatan gantung yang dipelajari melalui berbagai pustaka

ditambah logika dan perhitungan/analisa teknik serta perencanaan yang

matang, didapatlah suatu metode yang paling efektif dan aman. Metode

pemasangan struktur atas jembatan gantung selalu disempurnakan

seiring dengan pelaksanaan.

Asumsi-asumsi yang dipergunakan untuk pemasangan struktur atas

jembatan gantung antara lain :

a. Kekakuan Tower yang terpasang perlu dicek kembali, karena

struktur tower terbentuk akibat pemasangan in-situ dan pipa pada

tower diisi dengan beton, sehingga terjadi perbedaan kekakuan

antara tower yang satu dengan lainnya.

5

b. Jembatan mempunyai struktur yang asimetris, sehingga setelah

pemasangan bangunan atas jembatan, terjadi selisih gaya

horisontal yang cukup besar, yang bekerja pada ujung Tower

gantung.

c. Pada perhitungan, selisih gaya horisontal tersebut akan

menyebabkan ujung tower bergeser sejauh 14 cm kearah tengah

bentang.

d. Untuk mengantisipasi kondisi tersebut diatas, unuk

mempermudah pelaksanaan dan memperkecil kegagalan dalam

pelaksanaan, maka tower ditarik kearah side span (setelah tes

kekakuan tiang) sejauh 16,5 cm pada tower arah Tenggarong dan

sejauh 17,9 cm kearah Samarinda.

Sebelumnya back stay digunakan untuk tes kekakuan tower terhadap

gaya horizontal yang bekerja di puncak tower. Dari hasil tes kekakuan

diperoleh bahwa kekakuan Tower 1 = 0,185 mm/ton dan kekakuan

Tower 2 = 0,198 mm/ton.

Penarikan back stay dimaksudkan untuk memberikan defleksi ujung

atas tower, baik Tower 1 maupun Tower 2. Defleksi tower ini akan

mengurangi jarak side span sehingga memudahkan kepala kabel utama

masuk ke socket. Hal ini karena dengan panjang kabel yang sama maka

semakin kecil span, akan menimbulkan gaya yang semakin kecil pula.

Back stay ini akan digunakan terus selama pemasangan 2x19 buah

kabel utama. Back stay baru akan dilepas setelah seluruh kabel

terpasang dan defleksi tower baik Tower 1 maupun Tower 2 adalah 148

+ 5% mm.

6

Manfaat dan cost efektifness..... dongkrak/idle time krn teknik

pembebanan/ teknik pemasang kabel dan kecepatan

4. Konstruksi Clamp & Pemasangan

Clamp merupakan konstruksi penjepit kabel utama yang berfungsi

menyatukan untaian 19 buah strand kabel menjadi satu kesatuan.

Clamp sekaligus juga berfungsi sebagai tumpuan penggantung (hanger)

pada kabel utama.

Konstruksi clamp terdiri dari

clamp halp atas, clamp halp

bawah, enam buah packer,

dua buah hold (tangan

penggantung) dan hanging bar

(untuk dudukan spherical

bearing).

Clamp dipasang tiap 10 meter

panjang (horizontal) kabel

utama. Sehingga jumlah clamp utama ini adalah 2x44 buah = 88 buah.

Sedangkan clamp tambahan yang dipasang di samping tiap-tiap tower

(main saddle) berjumlah 4x2 buah = 8 buah. Dengan demikian jumlah

total clamp adalah 96 buah.

Dari ke-96 buah clamp tersebut, dikelompokkan dalam 3 tipe clamp,

yaitu :

- Tipe C1 : jumlah 48 buah, panjang clamp 460 mm, baut pengencang

10 buah M-24, lengkap dengan konstruksi penggantung

hanger

- Tipe C2 : jumlah 40 buah, panjang clamp 620 mm, baut pengencang

14 buah M-24, lengkap dengan konstruksi penggantung

hanger

- Tipe C3 : jumlah 8 buah, panjang clamp 460 mm, baut pengencang

10 buah M-24, tanpa konstruksi penggantung hanger,

khusus ditempatkan di dekat tower

7

Konstruksi clamp terbuat dari baja tuang daktil (Ductile Iron Casting)

FCD-60, dengan properties materialnya sebagai berikut :

- Tegangan tarik minimal = 588 MPa

- Tegangan leleh minimal = 392 MPa

- Perpanjangan elastis = 2% (minimal)

Berapa cepat pemasangan ini dibandingkan dengan konvensional dan

berapa perbedaan biaya pemasangannya..............?

5. Lifting-up Rangka Pengaku Jembatan

8

Launching Device

Winch 10t

Winch 10t

Foto Launching Device

Dengan Menggunakan Spider Beam..........................

Spider Beam adalah frame sepanjang 12,40 m yang terbuat dari

rangkaian pipa 3”. Spider Beam ini dilengkapi alat angkat berupa hook

dan seling di masing-masing ujungnya. Hook tersebut mengait cross

beam rangka. Pengangkatan rangka dengan cara menarik seling Spider

Beam dengan winch 30 ton yang berada di atas Angkur 1 dan Angkur 2.

Lifting Spider Beam ke atas main cable dengan crane 50 Ton. Setelah

sampai di atas main cable, masing-masing kaki Spider Beam diklem ke

kabel pada posisi dimana rangka akan diangkat. Pastikan Spider Beam

tidak bergeser pada saat lifting rangka.

Spider beam dapat berpindah-pindah posisinya dengan cara meluncur

di atas konstruksi rol yang menumpu pada kabel utama. Untuk

membantu penarikan spider beam ke posisinya digunakan winch.

LiftingRangka

Marking rangka pada hanger harus dihitung dan direncanakan kembali,

karena sag (kelengkungan) kabel yang terjadi ternyata lebih besar dari

rencana. Sehingga untuk membentuk chamber rangka sesuai yang

diinginkan diperlukan marking hanger yang baru. Chamber rangka yang

digunakan sebagai acuan marking hanger adalah Chamber for

Construction.

Langkah-langkah lifting rangka adalah sebagai berikut :

9

a. Pastikan marking hanger untuk posisi buhul rangka sudah tersedia

dan spider beam sudah terpasang dengan stabil dan kokoh di atas

main cable.

b. Cek defleksi tower (TTD) sebelum ereksion baik T1 maupun T2.

c. Tarik ponton yang sudah tersusun blok-blok rangka dengan tug

boat ke main span, pada posisi dimana rangka akan dipasang.

d. Stabilkan posisi ponton dengan penjangkaran atau dengan

ditahan dengan tug boat.

e. Kaitkan hook spider beam pada seling pengangkat yang terlilit

pada cross girder rangka. Tiap blok rangka sudah disiapkan titik

angkat berupa seling dia.25mm yang dililitkan pada girder.

f. Angkat rangka dengan cara menarik seling spider beam dengan

winch di A1 dan A2. Penarikan harus diatur sehingga rangka tidak

miring dan stabil selama penarikan. Penarikan dihentikan setelah

keempat buah hanger masuk ke plat buhul rangka serta spherical

bearing dan nuts hanger bisa terpasang.

g. Dekatkan salah satu ujung rangka bawah dengan ujung rangka

lain yang sudah terpasang sebelumnya dengan cara ditarik

manual dengan seling yang dikaitkan pada ujung rangka. Tahan

tarikan sehingga antara ujung rangka satu dengan yang lain

sudah hampir pada posisinya.

h. Hubungkan antar blok rangka pada plat buhulnya dengan 1 baut

terlebih dahulu (atau pin yang tersedia) sehingga membentuk

hubungan engsel.

10

i. Pasang SCH-3 atas, yang menghubungkan kedua blok rangka.

Untuk memudahkan memasang baut plat buhul batang SCH-3

(segmen atas), diatur dengan menaikkan atau menurunkan posisi

ujung terluar rangka dengan tarik/release seling spider beam atau

dibantu dengan dorongan jack yang diletakkan pada beberapa

hanger.

j. Lengkapi dan kencangkan semua baut penghubung kedua blok

rangka sampai 60%.

k. Posisikan nut hanger pada markingnya, kemudian release jack

pada hanger (atau kendorkan tarikan spider beam) sehingga

rangka duduk pada nut hanger.

l. Pastikan bahwa clamp terluar (pada hanger rangka paling ujung)

dan clamp terdekat dengan tower tidak bergeser dan

kekencangan bautnya masih 80%.

m. Cek kembali defleksi tower (TTD) baik T1 maupun T2 serta cek

batang-batang rangka pada posisi sekitar tower strap.

n. Lepaskan hook spider beam dari rangka, selanjutnya spider beam

digeser ke posisi berikutnya dengan ditarik winch 6 ton yang

berada di A1 & A2.

o. Bandingkan hasil cek defleksi tower (TTD) tersebut dengan

rencana. Apabila defleksi tower T1 dan T2 setelah pemasangan

blok rangka masih melengkung ke arah darat (out-ward),

pemasangan blok rangka berikutnya bisa dilanjutkan. Sedangkan

apabila defleksi tower (TTD) sudah tertarik ke arah sungai (in-

ward), maka sebelum lifting blok berikutnya harus dilakukan

penarikan TTD ke arah darat (out-ward) dengan cara

mengencangkan nuts hanger side span sesuai analisa teknis.

Dalam hal ini rangka side span digunakan sebagai counter-weight

terhadap pemasangan rangka di main span.

p. Dengan cara yang sama dilakukan ereksion blok rangka

berikutnya. Urutan pemasangan blok-blok rangka adalah sebagai

berikut :

11

12

DETAIL Pemasangan Clamp dan Kabel Hanger

A. Persiapan Metode, Alat dan Bahan

Pemasangan clamp dan hanger dilaksanakan dengan dua metode.

Untuk arah side span clamp dipasang pada main cable terlebih dahulu,

kemudian diikuti dengan pemasangan hanger. Hal ini disebabkan

rangka di side span sudah terpasang sehingga apabila hanger

diluncurkan bersama clamp, akan membentur rangka.

Pemasangan clamps di tengah sungai clamp dan hanger di rangkai jadi

satu terlebih dahulu, baru diluncurkan bersama-sama ke posisi yang

ditentukan. Alat utama pemasangan clamp dan hanger adalah

Launching Tool atau alat peluncur.

1. Alat

a. Launching Tools 4 unit

b. Winch 10 Ton 2 buah

c. Crane 35 Ton 1 buah

d. Ponton 120 ft 1 buah

e. Tug Boat 1 buah

f. Compressor 150 psi 1 unit

g. Impact Wrench 2 buah

2. Bahan

a. Seling dia. 10mm 1 ls

B. Pelaksanaan Pemasangan Clamp dan Hanger

Pelaksanaan pemasangan clamp dan hanger mengikuti prosedur

sebagai berikut:

1. Pastikan pemasangan kabel utama baik hilir maupun hulu

sudah baik.

2. Ukur elevasi sag kebel utama baik side span maupun main

span.

3. Pastikan TTD (top tower displacement) tiap tower sesuai

rencana.

4. Pasang packer dan penutup main saddle dan spread saddle.

Kencangkan baut main saddle dan spread saddle sesuai rencana.

13

5. Buat lokasi kerja di tiap tower untuk perangkain clamp, hanger

dan Launching Tool.

6. Pasang clamp tipe C3 pada posisi di samping tiap-tiap tower,

baik arah darat maupun arah sungai dengan permukaan packer

menempel/ tertumpu pada permukaan main saddle. Kekencangan

baut clamp C3 ini adalah 80%.

7. Pemasangan clamp di side span :

a. Persiapkan Launching Tool pada posisi dekat dengan spread

saddle.

b. Angkat rangkain clamps ke dekat Launching Tool dengan cara

ditarik winch, kemudian rangkaikan clamp tersebut pada

Launching Tool.

c. Tarik Launching Tool ke arah Tower menuju marking clamp

yang telah ditentukan pada kabel utama.

d. Pemasangan clamp harus urut dimulai dari posisi dekat tower,

terus menuju ke posisi clamp terakhir dekat spread saddle

Angkur.

e. Lepaskan clamps dari Launching Tool dan luncurkan Launching

Tool kembali ke dekat spread saddle untuk perangkain clamp

berikutnya.

f. Pasang clamp pada main cable dan kencangkan bautnya hingga

mencapai 80%.

g. Dengan cara yang sama lakukan pemasangan clamp dan

hanger yang lain.

8. Pemasangan clamp dan hanger di main span

a. Persiapkan Launching Tool pada posisinya, baik pada Tower T1

dan T2.

b. Angkat rangkain clamps ke dekat Launching Tool dengan cara

ditarik winch, kemudian rangkaikan clamp tersebut pada

Launching Tool.

c. Setelah clamp dirangkai di Launching Tools, angkat hanger dan

rangkaikan pada clamp tersebut. Pemasangan clamp dan

14

hanger dilaksanakan secara urut dimulai dari center line main

span.

d. Luncurkan Launching Tool bersama-sama rangkain clamp dan

hanger ke arah Tower menuju marking clamp yang telah dibuat

pada main cable.

e. Lepaskan rangkain clamp dan hanger dari Launching Tool dan

tarik Launching Tool kembali ke dekat Tower untuk perangkain

clamp dan hanger berikutnya.

f. Pasang clamp pada main cable dan kencangkan bautnya hingga

mencapai 80%.

g. Dengan cara yang sama lakukan pemasangan clamp dan

hanger yang lain.

15