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. PendahuluanJembatan 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 JembatanJenis 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 jalurnya dengan panjang total 710 meter. Semua lantai jembatan

2

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

terpasang, bundel 19 strand, keseluruhan strand tidak mengalami puntiran pada sumbu kabel, sehingga disebut sebagai Equal Lay.

3

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 menjadi tumpuan plat buhul rangka. Jenis hubungan antara ujung hanger dengan clamp maupun hubungan ujung hanger dengan plat

4

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.

b. Jembatan mempunyai struktur yang asimetris, sehingga setelah pemasangan bangunan atas jembatan, terjadi selisih gaya

5

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 & PemasanganClamp 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

Launching Device

Winch 10t

Winch 10t

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..............?

Foto Launching Device

8

5. Lifting-up Rangka Pengaku JembatanDengan 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.

LiftingRangkaMarking 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.

9

Langkah-langkah lifting rangka adalah sebagai berikut :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.

11

p. Dengan cara yang sama dilakukan ereksion blok rangka berikutnya. Urutan pemasangan blok-blok rangka adalah sebagai berikut :

12

DETAIL Pemasangan Clamp dan Kabel HangerA. Persiapan Metode, Alat dan BahanPemasangan 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 buahc. Crane 35 Ton 1 buahd. Ponton 120 ft 1 buahe. Tug Boat 1 buahf. Compressor 150 psi 1 unitg. Impact Wrench 2 buah

2. Bahan a. Seling dia. 10mm 1 ls

B. Pelaksanaan Pemasangan Clamp dan HangerPelaksanaan 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.5. Buat lokasi kerja di tiap tower untuk perangkain clamp, hanger dan

Launching Tool.

13

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 hanger dilaksanakan secara urut dimulai dari center line main span.

14

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