KAJIAN TEKNIS PERBANDINGAN PENERAPAN TIPE KONSTRUKSI CAKAR AYAM

MODIFIED, KONSTRUKSI PRECAST ROAD ON PILE DAN KONSTRUKSI PILE SLAB

PADA PEMBANGUNAN JALAN TOL SIMPANG SUSUN WARU-JUANDA

SIDOARJO, JAWA TIMUR

OLEH: Ir. H. Dindin Solakhuddin, M Tech

1

I. Pendahuluan

Kota Surabaya sebagai kota terbesar kedua di Indonesia dan merupakan pusat kegiatan

ekonomi terutama untuk wilayah Indonesia bagian Timur, mempunyai kecenderungan

mobilitas penduduk yang tinggi. Terlebih dengan membaiknya perekonomian nasional dimana

hal tersebut menyebabkan bertambahnya mobilitas penduduk yang menggunakan jasa

angkutan udara dalam pergerakan domestik maupun internasional. Kondisi ini direspon

Pemerintah melalui Direktorat Jenderal Perhubungan Udara Departemen Perhubungan

Republik Indonesia dengan merencanakan penambahan kapasitas Bandara Udara Juanda.

Penambahan kapasitas terminal Bandara Internasional Juanda direncanakan dengan

membangun terminal baru disisi utara landasan pacu yang ada saat ini.

Rencana pengembangan Bandara Udara Juanda Surabaya sebenarnya telah dimulai sejak

tahun 1978 dan rencana induk serta desain Terminal Bandara Udara baru tersebut selesai

pada tahun 1994/1995. Akan tetapi akibat terjadinya krisis moneter pada pertengahan 1997,

pekerjaan konstruksi rencana pengembangan bandara baru tersebut menjadi terhambat.

Setelah membaiknya perekonomian Indonesia pasca krisis ekonomi berkepanjangan serta

tuntutan terhadap pemerintah untuk menyediakan sarana infrastruktur guna menunjang

kelancaran kegiatan perekonomian, maka pemerintah mengupayakan kembali pembangunan

proyek ini dimana pada akhirnya pekerjaan konstruksi baru terlaksana dengan bantuan dana

dari pemerintah melalui program Official Development Assistance dari Japan Bank for

International Cooperation (JIBIC).

Lokasi terminal baru bandara yang berada disisi utara landasan pacu dan terpisah dari lokasi

terminal lama tentunya membutuhkan akses jalan untuk menghubungkannya dengan pusat

kota Surabaya dan kota-kota lain di sekitarnya. Oleh karena itu pemerintah juga

merencanakan pembanguan jalan akses menuju terminal baru tersebut, yaitu dengan rencana

Pembangunan Jalan Tol Lingkar Timur Surabaya atau dikenal nama Surabaya Eastern Ring

Road (SERR) yang lebih populer saat ini dengan nama Proyek Pembangunan Jalan Tol

Simpang Susun Waru – Bandara Juanda.

Akses menuju Bandara Internasional Juanda maupun dari bandara menuju kota Surabaya

saat ini adalah melalui jalan lokal yang sempit dan sangat padat sehingga tidak memadai lagi.

Selain itu dengan adanya bandara internasional tanpa dibangun akses khusus seperti Tol

2

Lingkar Timur ini, maka pertambahan arus lalu lintas orang dan barang dari dan menuju

bandara akan menambah beban dari jalan lokal yang ada saat ini.

Gambar 1. Peta Lokasi Rencana Jalan Tol di Surabaya

Dalam perkembangannya, Proyek Pembangunan Jalan Tol ini investasinya dimenangkan oleh

PT. Citra Margatama Surabaya, dimana dalam pelaksanaan konstruksi, proyek terbagi dalam

tiga section paket pekerjaan seperti terlihat dalam gambar berikut :

Gambar 2. Peta Lokasi Rencana Jalan Tol Waru-Bandara Juanda

II. Desain Paket III

3

Dalam makalah ini akan dibahas secara khusus penerapan desain konstruksi Pile Slab untuk

Paket III yaitu Ruas Berbek-Tambak Sumur yang dilaksanakan oleh PT. Hutama Karya.

Sebagaimana diketahui bahwa Pembangunan Jalan Tol Waru-Bandara Juanda ini sebagian

besar ruasnya akan melintas tanah lunak (daerah rawa dan tambak) dengan rencana desain

awal Jalan Tol diatas merupakan timbunan tanah dimana perbaikan tanah dasar dilakukan

dengan pemasangan PVD (Prefabricated Vertical Drain).

Kenyataan dilapangan bahwa proses pengadaan

tanah untuk rencana konstruksi tidak berjalan

mulus sesuai dengan rencana awal, sehingga hal

yang paling signifikan terjadi pada Ruas Paket III

yaitu konstruksi Fly Over yang sedianya akan

dibangun didaerah bekas alur sungai tidak dapat

dilaksanakan dikarenakan lahan alur baru untuk

sungai pengganti tidak dapat dibebaskan. Hal ini

berakibat pada perubahan letak konstruksi Fly

Over yang dibangun bergeser dari atas sungai existing ke arah arteri dari jalan komplek

perumahan, dengan konsekuensi diperlukan satu ketinggian clearance yang minimum sesuai

dengan persyaratan teknis karena arteri pengganti akan berada dibawah Fly Over yang

dibangun.

Gambar 3. Lokasi Fly Over Tambak Sumur

Dengan diputuskannya desain yang baru tersebut permasalahan

baru muncul yaitu pada bangunan pendekat pada kedua ujung

mempunyai ketinggian timbunan diatas 4 meter yang berakibat

4

pada perubahan alignement vetikal secara menyeluruh dimana rata-rata ketinggian timbunan

tanah akan berada diatas 2 meter. Hal ini akan menjadi problem tersendiri dimana syarat teknis

untuk timbunan diatas threatment tanah dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) mengikuti

tahapan konsolidasi tanah sesuai dengan rencana teknis yang mensyaratkan adanya preloading

timbunan tanah sehingga untuk memperoleh ketinggian timbunan tanah sesuai alignement yaitu

antara 2 sampai 4 meter diperlukan waktu antara 3 sampai 5 bulan ditambah lagi permasalahan

pembebasan tanah yang tidak bisa berjalan secara frontal sehingga lokasi pekerjaan tidak dapat

dilaksanakan menyeluruh. Disamping permasalahan–permasalahan tersebut satu kondisi yang

tidak kalah pentingnya adalah banyaknya jaringan utilitas yang berada dijalur tol ini yaitu kabel

telkom,pipa PDAM dimeter 1.2 m dan jaringan seluler, dimana para pemilik utilitas mengharuskan

untuk relokasi apabila diatas jaringan utilitas akan dipakai untuk badan jalan dan dari perkiraan

waktu untuk relokasi kurang lebih sekitar 2 bulan.

Berawal dari kondisi tersebut diatas pihak investor meminta kepada kontraktor pelaksana untuk

dapat memberikan usulan teknis. Sebagai dasar pertimbangan utama adalah adanya tipe kontruksi

yang sesuai denagan karakteristik Ruas Tol Waru-Juanda ini yang dapat dilaksanakan dalam

waktu konstruksi 300 hari dengan karakteristik desain yang teruji dan dapat menjawab segala

permasalahan yang ada dilapangan dengan nilai ekonomis yang masih dapat diterima sebagai

acuan dasar dalam investasi jalan tol.

Tahap awal yang dilakukan adalah melakukan kajian beberapa tipe konstruksi baik itu yang sudah

pernah diaplikasikan maupun yang masih dalam tahap riset, diantara beberapa tipe konstruksi

yang menjadi bahan kajian antara lain:

1. Konstruksi Cakar Ayam Modified

2. Precast Road on Pile

3. Konstruksi Pile Slab

Dalam pelaksanaanya saat ini dari tipe-tipe konstruksi tersebut diatas, dalam aplikasinya dipilih

konstruksi Pile Slab, dimana pemilihan tipe konstruksi ini didasarkan pada kajian teknis, ekonomis

dan kepastian waktu pelaksanaan sebagaimana yang akan didetailkan dalam makalah ini.

III. Kajian Tipe-tipe Konstruksi

III.1. Konstruksi Cakar Ayam Modified

Secara umum sistem perkerasan cakar ayam terbuat dari slab tipis beton bertulang

(tebal 20-30 cm) yang diperkaku dengan pipa-pipa beton diameter 120 cm, tebal 8 cm,

dan panjang pipa 150-200 cm, yang tertanam pada lapisan subgrade lunak dibawahnya,

5

dengan jarak pipa-pipa 200-250 cm. Dibawah slab beton terdapat lapisan Lean Concrete

setebal sekitar 15 cm (terbuat dari beton mutu rendah) dan lapisan sirtu setebal sekitar

40 cm. Fungsi utama dari slab Lean Concrete dan lapisan sirtu adalah :

sebagai perkerasan sementara agar alat-alat berat dapat melintasinya selama masa

pelaksanaan/konstruksi

agar permukaan atas subgrade dapat rata sehingga dapat berfungsi sebagai

bekisting pengecoran slab beton cakar ayam.

agar transfer beban dari slab ke tanah dapat berlangsung merata.

Adapun Konstruksi Cakar Ayam Modified pada dasarnya merupakan pengembangan

dari tipe cakar ayam yang lama, dimana tujuan pengembangan ini adalah untuk

memperoleh sistem yang ringan tapi kaku, sehingga dalam menghadapi kondisi tanah

lunak, dapat memperkecil terjadinya penurunan segera maupun penurunan jangka

panjang.

Sedangkan modifikasi yang dilakukan adalah :

1. Mengganti pipa beton dengan pipa baja tipis diameter 80 cm tebal 1,4 mm, dengan

panjang 120 cm digalvanisasi setebal 600 gr/m2 zinc dengan hotdip galvanize

dimana berat per pipa hanya 35 kg.

2. Selain untuk mencapai elevasi yang diinginkan maka sistem cakar ayam

diperlakukan sebagai pondasi yang diatasnya diletakan suatu konstruksi semacam

“box culvert” dimana berat box culvert tersebut hanya setengah dari berat material

timbunan biasa per m2 area.

3. Dalam menghadapi tanah yang tergenang air maka sebelum pelaksanaan dimulai

terlebih dahulu harus dilakukan pekerjaan drainase, sehingga orang dapat lewat

tanpa terperosok (daya dukung tanah > 0.3 kg/cm2).

4. Jalan kerja dibuat pada ruang kosong diantara 2 jalur jalan, dengan granular

material, dan geotextile mungkin diperlukan untuk mengurangi jumlah material yang

merosok/masuk ke dalam tanah.

5. Urugan pasir minimum 30 cm diperlukan sebagai alas pelat cakar ayam dan juga

berfungsi sebagai drainase layer, sand blanket dan separator. Kemungkinan

diperlukan geotextile kalau jumlah pasir yang merosok ke dalam tanah dirasa

banyak. Geotextile dipilih yang tembus oleh pipa.

6. Pemancangan pipa baja pada koordinat dan level masing-masing cukup dengan

dibebani bucket excavator PC-200 karena tipisnya pipa.

6

7. Selanjutnya merupakan pekerjaan beton biasa dengan mutu K-350, wiremesh dan

bekisting.

Gambar 4. Konstruksi Cakar Ayam Modified

Tabel 1 : Cakar Ayam Modified

STRUKTUR KONSTRUKSI PERALATANWAKTU

PELAKSANAAN(per 100 M’)

BIAYA(per 100 M’)

UPPERSTRUCTURE

Pelat lantai beton dengan tulangan wire mesh

Concrete Pump Excavator 7 hari Rp. 4.2 Milyard

SUBSTRUCTURE

Pipa baja galvanisBox culvertUrugan pasir

Excavator Pompa air Tripodal tuckle

Keuntungan sistem Cakar Ayam Modifikasi :

Tidak memerlukan peralatan khusus

Relatif mudah dilaksanakan

Waktu pelaksanaan bisa cepat

Podasi pipa baja galvanis tahan terhadap korosi

7

Kekurangan system Cakar Ayam Modifikasi :

Akurasi instalasi pondasi pipa baja agak sulit

Masih memungkinkan terjadinya penurunan konstruksi

Utilitas yang ada dibawah konstruksi masih harus direlokasi

III.2. Konstruksi Pile Slab

Struktur pile slab secara ringkasnya

adalah struktur pelat satu arah (one

way slab) yang ditumpu oleh system

group tiang pancang. Jarak tiang

pancang pada arah longitudinal

adalah 5 m sedangkan pada arah transversal adalah 4 m. Konfigurasi ini diterapkan

untuk mengakomodir daya dukung tiang pancang dan juga kapasitas material tiang

pancang itu sendiri. Module struktur pile slab dibuat per 100 m, sehingga pada setiap

100 m dipasang expantion joint dan rubber sheet bearing. Hal ini diterapkan untuk

menghindari keretakan pada slab yang diakibatkan oleh pergerakan pada saat muai dan

susut akibat perubahan suhu dan juga creep dan shrinkage. Langkah selanjutnya

setelah menetapkan system strukturnya adalah sebagai berikut :

A. Analisis Stabilitas Global

B. Pemodelan struktur

A. Analisis Stabilitas Global

Maksud dari analisis ini adalah untuk mengkaji stabilitas struktur Pile Slab secara

terintegrasi pada saat beban-beban rencana bekerja. Beberapa hal yang ditinjau

pada analisis ini yaitu antara lain :

Gaya aksial yang terjadi pada tiang pancang pada kondisi layanan

Momen yang terjadi pada tiang pancang pada kondisi gempa rencana terjadi

(gaya lateral)

Deformasi struktur pada saat layanan

Deformasi struktur pada saat terjadi gempa

B. Pemodelan Struktur

8

Untuk mensimulasikan system struktur pile slab tersebut sedemikian hingga

mendekati kondisi yang sebenarnya, maka struktur dimodelkan secara 3 dimensi

dengan menggunakan program SAP 2000. Untuk memperoleh kekakuan yang

mendekati dengan kondisi riil slab dimodelkan sebagai shell element. Sedangkan

tiang pancang dimodelkan secara terintegrasi sampai ujung kedalaman

pemancangan. Isometri dari model struktur pile slab tersebut tampak pada gambar

berikut :

Gambar 5. Model Struktur

Pile Slab

Dari analitis stabilitas global dan pemodelan struktur yang telah dilakukan

didapatkan hasil analisis sebagai berikut :

Gaya aksial maksimum yang bekerja pada tiang pancang adalah 692 kN atau

sama dengan 69.2 ton.

Momen maksimum yang terjadi pada kondisi service (SLS) adalah 72 kN-m

dan pada kondisi ultimate (ULS) adalah 182 kN-m.

Deformasi maksimum pada kondisi sevice (SLS) adalah 9 mm pada arah

longitudinal.

Berdasarkan batasan teknis sebagaimana tersebut diatas diteruskan dengan

penentuan jenis dan dimensi dari struktur dibawah ini :

B.1. Bangunan Bawah atau Pondasi

B.2. Lantai Pile Slab

B.1. Bangunan Bawah atau Pondasi

9

Dasar penentuan tipe dan jenis bangunan bawah atau pondasi

mempertimbangkan kondisi-kondisi dibawah ini :

a.Kondisi tanah pada lokasi dimana tiang pancang tersebut akan

dipergunakan.

b.Kondisi beban yang bekerja termasuk daerah zona gempa pada lokasi

tersebut

c.Batasan-batasan deformasi serta gaya-gaya maximum yang diijinkan oleh

material pancang itu sendiri dan batasan dari system struktur atas.

Kondisi tanah sepanjang Tol Waru-Juanda kususnya pada lokasi Paket III

merupakan tanah lunak dengan ketebalan 24-35 meter. Kondisi tanah

tersebut seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini :

SAND SAND

SAND

SAND

Gambar 6. Kondisi Lapisan Tanah pada lokasi Paket III

10

Berdasarkan atas kondisi tanah lunak yang dalam dan gaya gempa yang

cukup besar serta properties tiang pancang, maka tiang pancang yang cocok

untuk lokasi tersebut adalah tiang pancang yang memiliki “radius girasi” paling

besar, sebab dengan radius girasi yang besar tiang pancang tersebut lebih

kaku. Kekakuan merupakan properties yang penting dalam pemilihan tiang

pancang sebab deformasi lateral menjadi salah satu persyaratan dalam

perencanaan.

Besarnya radius girasi dapat dihitung dengan formula berikut :

Rg = (1/A)1/2

Dimana :

Rg = Radius girasi (m)

I = Moment inersia (m4)

A = Luas penampang (m2)

Dalam analitis ditetapkan dua pilihan jenis tiang pancang yaitu tiang kotak 45

cm x 45 cm dan tiang spun pile diameter 50 cm. Pemilihan kedua jenis tiang

pancang ini dengan pertimbangan bahwa kedua jenis tiang pancang ini

memilki moment cracking dan ultimate capacity yang setara.

Properties dari tiang pancang PC square pile 45 cm x 45 cm adalah:

A = 0.2025 m2

I = 3.4210 x 10-3 m4

Rg = 0.1299 m

Gambar 7. Gambar PC Square Pile 45 cm x 45 cm

Sedangkan properties dari tiang pancang PC Spun pile adalah :

A = 0.116 m2

I = 2,5510 x 10-3 m4

Rg = 0,1483 m

11

450

450

PC Stra ndSp ira l wire

PC WireSp ira l

Gambar 8. Gambar PC Spun Pile diameter 50 cm

Dari besarnya radius girasi yang menandakan kekakuan tiang, penggunaan

tiang pancang PC spun pile diameter 50 cm adalah paling tepat disamping

dari kapasitas pabrik penyuplai yang ada di Surabaya bahwa rata-rata

kapasitas produksi tiang PC spun pile tiga kali lebih banyak dari tiang kotak.

Sehingga untuk bangunan bawah atau pondasi ditetapkan menggunakan PC

spun pile diameter 50 cm.

B.2. Perencanaan Lantai Pile Slab

Dengan mengaplikasikan dan melakukan kombinasi dari beban – beban

yang bekerja pada kondisi ultimate maka diperoleh data momen positif

maksimum (momen lapangan) pada area slab adalah 350 kN-m dan momen

negative 170 kN-m, sedang momen yang terjadi pada arah melintang slab

sangat kecil, hal ini menunjukan bahwa system struktur ini adalah pelat satu

arah (one way slab system). Sedang pada area pile head adalah momen

positif maksimum sebesar 255 kN-m dan momen negative maksimum adalah

1100 kN-m. Dari data tersebut ditentukanlah desain sebagaimana dibawah

ini :

12

Gambar 9. Konstruksi Lantai Pile Slab

Tabel 2 : Pile Slab

STRUKTUR KONSTRUKSI PERALATANWAKTU

PELAKSANAAN(per 100 M’)

BIAYA(per 100 M’)

UPPERSTRUCTURE

Pelat lantai beton dengan tulangan besi beton

Concrete Pump Agitator Truck 10 hari Rp. 5.1 Milyard

SUBSTRUCTURE Spun Pile 50 cm Alat Pancang

Keuntungan sistem Pile Slab :

Dapat dikerjakan sesuai dengan ketersediaan lahan

Tidak memerlukan bahan konstruksi yang special

Waktu pelaksanaan bisa cepat

Utilitas dibawah konstruksi tidak perlu relokasi

Penurunan kontruksi kecil kemungkinan terjadi

Kekurangan sistem Pile Slab :

Diperlukan urugan untuk plat form alat pancang

Untuk produksi masal diperlukan perancah yang banyak

Perlu space pekerjaan yang agak luas

13

III.3. Road on Pile

Konstruksi road on pile sebenarnya merupakan produk derivative dari konstruksi Pile

Slab. Analitis teknis sama sebagaimana yang ada didalam perhitungan pile slab

konvensional perbedaannya terletak pada modul pile head dan lantai deck slabnya yang

diproduksi secara precast, pile head precastnya dibuat dengan dimensi lebar 90 cm dan

panjang 1150 cm atau sesuai dengan lebar jalan yang direncanakan. Pada balok pile

head telah disiapkan lubang yang sesuai dengan konfigurasi tiang dimana pada saat

instalasi sebelum disatukan dengan tiang pancangnya terlebih dahulu pile head ditahan

oleh coral clamp yang dipasang pada tiang pancang tepat dibawah balok pile head.

Gambar 10. Detail dan Section Precast Pile Head Beam

Sedang untuk deck slab precastnya dibuat perpanel dengan ukuran lebar 3,153 m dan

panjang 4,8 m. Untuk

menyatukan panel deck slab

pada arah melintang dimana

dalam satu lebar jalan terdiri

atas tiga panel dipergunakan

sambungan mekanik (sleep

14

sleeve) yang selanjutnya lubang konektornya digrouting. Lebih jelasnya terlihat pada

gambar detail disamping ini.

Gambar 11. Detail dan Section Road Plan Precast Slab

Tabel 3 : Road on Pile

STRUKTUR KONSTRUKSI PERALATANWAKTU

PELAKSANAAN(per 100 M’)

BIAYA(per 100 M’)

UPPERSTRUCTURE

Pelat lantai beton dengan modul precast

Concrete Pump Agitator Truck Crane 25T

6 hari Rp. 5.1 Milyard

SUBSTRUCTURE Spun Pile 50 cm Alat Pancang

Keuntungan sistem Road on Pile :

Kualitas pekerjaan lebih mudah dikontrol

Waktu pelaksanaan paling cepat

Utilitas dibawah konstruksi tidak perlu relokasi

Penurunan kontruksi kecil kemungkinan terjadi

Kekurangan sistem Road on Pile :

Diperlukan urugan untuk plat form alat pancang

Memerlukan sleep sleeve device yang bukan produk lokal

Perlu space pekerjaan yang agak luas

Instalasi pile head sangat sulit kalau pemancangan tiang tidak presisi

Dari tiga alternatif sebagaimana dipaparkan diatas, pilihan tipe konstruksi ditetapkan ”Konstruksi

Pile Slab”, dimana pemilihan ini didasarkan pada sasaran proyek yaitu cepat, mudah, kuat, biaya

pemeliharaan minimum dan biaya konstruksi masih masuk koridor investasi dengan cara

mensimulasikan bobot dan penilaian pada setiap kriteria yang telah ditetapkan. Bobot dari setiap

kriteria ditetapkan berbeda dengan memberikan bobot yang besar sesuai dengan prioritas dari

investor. Sedangkan penilaian merupakan urutan keunggulan yang didasarkan pada baik, sedang

dan jelek, dengan masing-masing penilaian diberikan besaran untuk dapat dibuat data-data

15

numerik berurutan dari 1 untuk kondisi jelek, 2 untuk sedang dan 3 untuk yang baik agar dapat

diperoleh besaran angkanya.

Tabel 4 : Kriteria Penilaian

Dari tabel 4 diatas didapatkan bahwa alternatif 2 atau ”konstruksi pile slab” mempunyai angka

penilaian paling tinggi, sehingga hal ini menyimpulkan bahwa konstruksi pile slab paling handal

ditinjau dari aspek teknis dan pembiayaan.

IV. Penutup

Berdasarkan dari pemeparan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut;

Sistem konsruksi pile slab paling sesuai untuk kondisi tanah lunak dengan ketebalan

yang dalam sebagaimana pada ruas tol Waru – Juanda.

Apabila didasarkan pada total ivesment cost yang mencakup biaya konstruksi dan biaya

pemeliharaan maka konstruksi pile slab paling efisien

Dengan urutan dan durasi pekerjaan pile slab yang sudah sangat terukur masa

penyelesaian konstruksi dapat tepat waktu.

Konsruksi ”pile slab” untuk kondisi dan karakteristik sebagaimana lokasi diatas adalah

pilihan paling tepat namun apabila parameter kondisinya berubah masih sangat

dimungkinkan untuk bisa diaplikasikan tipe konstruksi yang lainnya disesuaikan dengan

pembobotan dan skala prioritas dari pelaksanaan proyek.

16

Referensi :

1. DR. Ir. Takim Andriono, M. Eng, Precast Road on Pile solusi untuk Proyek Tol

Simpang Susun Waru – Juanda

2. DR. Ir. Harry Christiadi Hardijatmo,Msc, Sistem Cakar Ayam Modifikasi dengan Box

Culvert untuk Menangani Masalah Penurunan Timbunan di Atas Tanah Lunak

3. Ir. Suhara, MT, Laporan Perencanaan Struktur dan Pondasi Fly Over dan Pile Slab

Tambak Sumur

17