P E N G E R U K A N

1. PENDAHULUAN

Apa yang dimaksud pengerukan?

adalah pekerjaan mengambil tanah (sedimen) dasar laut atau dasar sungai secara

mekanis (atau hidrolis, atau mekanis-hidrolis) dari perairan laut atau sungai.

Apa pula yang dimaksud dengan Reklamasi?

adalah pengurukan daerah perairan laut atau sungai baik ditepi pantai/sungai atau

di laut lepas.

Mengapa diperlukan adanya pekerjaan Pengerukan?

1. Mendapatkan dasar laut atau sungai yang lebih dalam untuk keperluan navigasi

kapal (alur pelayaran niaga), untuk Olah raga (Ski air), dan Pariwisata.

2. Memelihara alur pada kedalaman konstan yang diinginkan.

3. Mengambil tanah dasar laut untuk material urugan, umumnya pada areal

reklamasi. Pengambilan pasir dari laut biasanya lebih murah dan tidak

mengganggu lalu lintas di darat.

4. Penjagaan kebersihan perairan.

Mengapa diperlukan pekerjaan Reklamasi?

1. Makin mahalnya lahan darat di Kota-kota besar, dan lebih murah mendapatkan

lahan dengan cara reklamasi.

2. Banyak permasalahan sosial pembebasan lahan di darat.

1

3. Untuk melengkapi fasilitas yang dibangun di sepanjang tepi laut atau tepi

pantai, misalnya Pelabuhan, atau Dermaga khusus, Lapangan terbang dan lain

sebagainya.

4. Pembuatan daerah buangan hasil material kerukan yang terkontaminasi

menjadi pulau-pulau khusus yang hanya dihuni habitat hewan dan tumbuhan.

Bagaimana prinsip urutan pekerjaan pengerukan?

1. Memecah struktur tanah

2. Mengangkut material secara Vertical

3. Mengangkut material secara horizontal

4. Membuang material hasil kerukan.

Untuk dapat melaksanakan proses pengerukan pengetahuan secara mendalam

mengenai detil masing-masing urutan sangat penting. Hal ini khususnya akan

mempengaruhi pemilihan peralatan yang tepat, lama waktu penyelesaian

pekerjaan, dan total biaya yang dibutuhkan.

2. MACAM PERALATAN PENGERUKAN

Pengetahuan mengenai macam dredger sangat diperlukan sebelum

menentukan/memilih peralatan yang akan dipakai dan sesuai untuk suatu proyek.

Pada pekerjaan reklamasi disamping Pemilihan peralatan yang sesuai, maka

metode dumping material, kualitas material dan metode perbaikan tanahnya

merupakan faktor yang menentukan biaya reklamasi.

Sedang pada pekerjaan pengerukan murni, pemilihan peralatan yang benar

menentukan jangka waktu pelaksanaan pekerjaan, penghematan biaya, dan dapat

mencapai batas toleransi kesalahan pengerukan yang disyaratkan.

Dewasa ini, tersedia berbagai jenis alat keruk dalam variasi kombinasi yang luas

untuk disesuaikan terhadap kebutuhan dan optimasi operasional.

2

Dari berbagai jenis dan kombinasi assesoris yang ada saat ini, secara garis besar

dapat diklasifikasikan dalam 3 type dredger, yaitu :

Mechanical dredgers (mekanis)

Hydraulical dredgers (hydraulis)

Kombinasi mekanik-hydraulic dredgers (kombinasi)

Gambar 1., menunjukkan diagram jenis-jenis kapal keruk (dredgers) yang

termasuk dalam masing-masing kategori tersebut.

Diluar jenis-jenis kapal tersebut masih banyak lagi, tetapi sebenarnya dapat

tetap diklasifikasi dalam jenis-jenis tersebut, hanya asesori atau pelengkapnya saja

yang ditambah-kurangi.

Peralatan tambahan penting untuk pengerukan adalah SURVEY BOAT yaitu

kapal untuk "hydrographic survey". Kapal ini dibutuhkan agar akurasi hasil kerukan

dapat dimonitor dalam waktu sesingkatnya setelah suatu area selesai dikeruk.

Pada peralatan keruk modern sebagian besar dilengkapi peralatan pemetaan dan

positioning yang menyatu pada ruang kemudi, peralatan positioningnya

menggunakan sistem Satelit.

Kapal bantu lain yang sering dibutuhkan pada operasional kapal keruk besar

adalah Kapal Pelayanan (Service Vessel = Help Vessel), yang berfungsi membantu

penggantian kepala keruk (Cutter Head), dan banyak pekerjaan lain yang hanya

dapat dilakukan dari arah luar kapal keruk.

Klasifikasi lain dari dredger didasarkan pada metode transportasi material

hasil kerukan, yaitu :

a. Self-Propelled :

Kapal memiliki mesin penggerak sehingga dapat berjalan ke berbagai arah yang

diinginkan.

Dredger memiliki palka/ruang dalam kapal untuk menampung material hasil

kerukan dan membawa buangan ini ketempatnya.

b. Non Self-Propelled / Stationary :

Kapal tidak bermesin, untuk pergerakannya dibantu Tug boat atau Service

vessel.

Buangan diisikan ke palka / barge lain untuk dibawa ketempat pembuangan.

3

MECHANICAL HYDRAULIC MECHANICAL

HYDRAULIC

Gambar 1 – Dredger types

Alat Keruk Mekanikal

2.1. GRAB / CLAMSHELL / DRAGLINE

Memiliki kedua type metode transportasi material yaitu bisa Self-Propelled,

gambar 2. Bekerja mengandalkan sistem grab (cangkeram) yang terdiri dari kran

untuk menurunkan dan mengangkat grab dari dalam air.

Cangkeram / cengkran dibedakan dalam 2 jenis lihat Gambar 3 yaitu :

Clamshell type grab bucket

Cactus type grab bucket

4

PLAIN SUCTIONGRAB/CLAMSHELL/DRAGLINE

CUTTER - HEAD

WATER INJECTION TRAILING HOPPER

BUCKET - WHEELDUSTPANBUCKET - LADER

DIPPER

BACKHOE

Gambar 2. – Kapal Keruk type Grab

Gambar 3. – Kedua Jenis Grab

5

Ada 2 jenis wires / kabel untuk menggantung grab dan menutupnya, dan untuk

mengangkat dan menutup bawah air yaitu closing wire dan hoisting wire.

Metode atau proses penggalian dalam 1 Cylus :

Menurunkan.

Grab yang berisi diturunkan ke palka atau ke barge, demikian juga bucketnya,

bergantung pada closing cables / wires

Membuka

Berat grab dialihkan ke hanging wires selagi grab membuka dan isinya

dituangkan ke palka atau hopper.

Berputar / Swinging

Lengan crane ( jib ) berputar kembali ke tempat penggalian, closing wire

sepenuhnya mengendur sehingga bucket terbuka seluruhnya sebelum masuk

kedalam air.

Menurunkan

Bucket / grab yang terbuka jatuh bebas dengan mengendurkan hanging wires.

Menutup

Pada saat bucket sampai di dasar laut, hoisting wire ditarik,.jadi bucket

menutup dengan gaya yang tidak bisa melebihi grab + isinya.

Mengangkat

Saat bucket tertutup, pengangkat di mulai dengan terus menarik hoisting wire.

Berputar / Swinging

Setelah grab ada diats air, jib berputar diatas hopper.

Karena sistem operasional mengandalkan berat sendiri grab (jatuh bebas ), maka

berat grab baja dan volume grab mempengaruhi kemampuan menangani jenis

tanah.

Untuk tanah jenis lumpur atau Mud (=loose soil) membutuhkan bucket besar yang

ringan. Sedang untuk Hard soil membutuhkan bucket kecil yang berat.

Spud dan angker digunakan untuk menambat dredger, Tagline dibutuhkan untuk

mengendalikan grab.

Pergerakan kapal / dredger dilakukan dengan mengangkat spud dan bergerak

mundur khusunya pada stationary dredgers. Untuk self propelled pergerakan

6

dengan mudah dilakukan pada posisi searah yang sama, yaitu denga

menghidupkan mesin dan bergerak maju.

Pada stationary dredger, hanya dapat dipasang satu crane dengan grab sehingga

dredger harus sering pindah. Pada self propelled dredger dapat dipasang beberapa

crane sekaligus yang mempercepat dan mempertinggi kapasitas.

Produktivitas

Dalam sekali angkut jarang dapat diharapkan grab terisi penuh, beberapa faktor

yang mempengaruhi diantaranya pengalaman operator, jenis tanahnya dan type

grab.

Dibawah ini adalah faktor yang harus dikalikan untuk menentukan volume 1 grab per sekali angkat :

Type tanah Lumpur Lempung Pasir

halus

Pasir

kasar

Kerikil

( kecil )

Kerikil

( besar )

% isi grab Variasi 40 - 80 20 - 50 60 - 90 70 - 100 20 - 30

Disamping secara keseluruhan produktivitas pengerukan dipengaruhi oleh

kedalaman dasar laut dan sudut 'slewing'. Kecepatan pengerukan sekitar 70 m /

menit dan kecepatan 'slewing' : 1,8 - 2,0 rpm yang bekerja bergantian atau

bersamaan untuk sudut slewing 45o butuh 60 detik sampai 3 menit.

Produksi per jam dapat dihitung =bebanbucketx

cycletime sekon

3600

( )

2.2. BUCKET / LADDER

Ditemukan pertama kali tahun 1589 di Belanda. Dredger ini umumnya non self

propelled, dengan cara membuang hasil kerukan ke arah barge disampingnya

menggunakan 'shutes' ( =jembatan dari ban berjalan atau semacam talang ),

sedang ujung keruknya berbentuk timba (bucket), lihat Gambar 4.

7

Sebutan Bucket dredger digunakan diseluruh dunia kecuali USA, sedang Ladder

dredger digunakan di USA.

8

Gambar 4. - BUCKET DREDGER

Alat ini bekerja berdasar 'bucket' yang diikat pada rantai dan ditarik atau

dikerek keatas melalui semacam tangga ( ladder ) dengan ujung atas berupa

penggulung (=tumbler ). Selanjutnya isi bucket tertuang pada saat posisi-posisi

bucket terbalik, dan pada keadaan kosong bucket turun menggantung kembali lagi

ke bawah. Di ujung bawah juga terdapat tumbler dengan sisi-sisi datar ( biasanya

6). Ladder ini berada dalam celukan yang biasa disebut 'Well' (=sumur) dari kapal

yang berbentuk U.

Cara Kerja

Kedalaman pengerukan dapat diatur dengan menaikturunkan penyangga (=gantry).

Untuk gerak kekiri atau kanan dan maju mundur dikendalikan dengan komposisi 6

tali angker yang dapat digulung atau diulur sesuai arah pergeseran yang

diinginkan.

Produksi

Kapasitas satu bucket rata-rata 0,8 m3, maximum 1,2 m3 . Kecepatan rantai

bervariasi antara 8 sampai 30 bucket per menit, bergantung jenis tanah yang

dikeruk.

Koreksi harus diberikan dengan faktor = 0,30 - 0,45.

Catatan : Faktor koreksi berasal dari :

f swing = faktor untuk waktu swing = 0,7

f fill = isi bucket tidak penuh = 0,6 - 0,8

f anchor = delay untuk mengganti / memindah angker = 0,70,8

f total = 0.7 x ( 0.6 0,8 ) x ( 0,7 0,8 )

= 0,30 0,45

Jadi, misal kapasitas bucket 0,8 m3, kecepatan rantai 25 bucket / menit, produksi

teoritis 1200 m3 / jam. Produksi Realistis = 400 - 500 m3/jam untuk tanah baik.

Efficiency harus diterapkan untuk menghitung kapasitas dalam jangka lebih

panjang yaitu 60 sampai dengan 70 %. Jadi kapasitas produksi secara garis besar :

40000 m3 / minggu Untuk tanah baik sampai lempung

80000 m3 / minggu Untuk tanah lumpur.

25000 m3 / minggu -- 30000 m 3 / minggu Untuk tanah berpasir

6000 m3 / minggu Untuk batuan pecah

4000-5000 m3 / minggu Untuk batuan lembek

9

2.3. BACK HOE

Alat ini semakin sering digunakan akhir-akhir ini, dan merupakan mesin yang

berguna dan penuh tenaga lihat Gambar 5.

Umumnya digunakan untuk mengeruk material keras, batuan yang lunak, lempung

keras, kerikil ( gravel, boulders, cobbles ) yang tertimbun material lain.

Sebagian besar berupa non self propelled dredger bekerjanya dari arah yang

dalam ke dangkal jadi kapal selalu berada di perairan yang belum di keruk, dengan

lengan yang pendek dan kuat untuk mengeruk.

Banyak kapal keruk ini memanfaatkan excavator untuk darat lalu dipasang

ke atas ponton, lengannya bekerja secara hidrolis. Untuk Excavator besar,

umumnya yang dipasang ke atas ponton adalah bagian kepalanya saja sehingga

dapat mengurangi bebannya. Dan juga unit yang bisa dibongkar ini (dismountable

unit) memudahkan penggunaannya untuk berbagai keperluan sehingga biaya

penggunaan alat relatif lebih murah.

Spud berfungsi sebagai stabilisator dan mengurangi pengaruh gelombang serta

didesain khusus untuk menahan daya angkat lengan back hoe. Kedalaman

pengerukan bervariasi antara 4 m sampai 25 m dibawah muka air, dengan daya

penetrasi mencapai 125 ton.

Pergerakan mundur peralatan dapat dibantu oleh lengan back hoe dan dengan tali

dan jangkar, atau dengan memindahkan spud yang berada pada area yang belum

dikeruk.

Produktivitas alat telah dibuat berdasarkan spesifikasi kemampuan mesin

dan keseluruhan bagian perlatan. Dengan kapasitas bucket mencapai 8 m3, tetapi

yang terbanyak berkapasitas 2 m3. Cycle time mencapai 1,5 sampai 2 menit, atau

40 sampai 60 gerakan per menit. Kedalaman pengerukan bervaariasi berdasar

kemampuan mesinnya.

10

11

Gambar 5. - SMALL RANGE BACKHOE DREDGER

2.4. DIPPER

Merupakan alat keruk dengan bucket penggali bekerja ke arah depan,

berlawanan dengan backhoe dan alat ini lebih dulu diperkenalkan, serta

merupakan perbaikan dari Bucket dredger khususnya dalam menghadapi jenis

tanah batuan (rock), lihat Gambar 6.

Pinggir depan dari bucket dipper terdapat gigi untuk memperkuat daya pukul

dan gali. Pada titik-titik tertentu sepanjang gigi, terutama berguna pada tanah

keras. Kekuatan menggali tersebut berpangkal pada lengan, dan kerasnya gaya

untuk menancapkan dapat menyebabkan barge oleng atau terangkat, untuk itu

diperlukan spud atau jangkar. Bucket sering digunakan juga untuk tumpuan

melangkah ke depan. Pada Dipper dredger ini konsentrasi kegiatan adalah dalam

memecah tanah atau batuan. Bila batuan cukup keras seluruh badan kapal dapat

ditumpukan diatas lengan dipper sedemikian hingga kekuatan untuk menembus

batuan bertambah, hal ini dilakukan dengan melepas spud pole lalu menggunakan

lengan untuk mengangkat kapal.

Bucket memiliki engsel untuk menumpahkan isinya ke dalam Barge, bukaan pintu

buangan dikendalikan oleh kabel yang digerakkan dari ruangan operator. Volume

bucket mencapai 15 - 20 m3, sehingga dapat mengangkat / memindahkan batuan

besar dimana seringkali untuk itu ditambahkan kran / crane pembantu.

Alat ini cocok untuk batuan berat, misal pengerukan hasil peledakan batuan laut

atau pemindahan bangunan bawah air, untuk alat keruk lain sering jadi masalah.

Cycletime : 60 sampai 90 detik, dengan siklus berikut : menggali, mengangkat

bucket, mengayun, membuang, mengayun kembali, menurunkan bucket.

Pada saat panjang pencapaian optimal / maximal, ponton berpindah dengan

mengangkat spud. Kedalaman jangkauan dan lebar kerukan sangat bervariasi,

umumnya jauh lebih lebar dan dalam daripada back hoe, untuk itu, diperlukan

spesifikasi alat.

12

13

Gambar 6. - DIPPER DREDGER

Alat Keruk Hidraulis

2.5. PLAIN SUCTION

Dredger yang cocok untuk pasir, dengan total volume besar dan lokasi yang

dalam.

Saat ini suction dredger ini sudah dikembangkan untuk dapat beroperasi mengeruk

pada kedalaman 30 m sampai 85 m di bawah muka air, dikenal juga sebagai deep

dredger.

Untuk itu juga dikembangkan ukuran-ukuran kapal yang besar, tenaga besar, dan

adanya sistem pompa hisap bawah air.

Bagaimana alat ini bekerja ?

Proses pengadukan ( disintegrasi ) tanah berlangsung dalam kesetimbangan

lereng tanah, setelah tanah keruh lalu dihisap. Batas keruntuhan lereng terjadi

bergantung parameter tanah yakni ukuran butiran, density, permeabilitas, dsb.

Pada gambar :

a. tampak garis runtuhan lereng pengerukan saat posisi pipa masih dangkal

dengan jarak pendek / dekat permukaan dasar laut.

b. tampak garis runtuhan berbentuk silindris dan garis runtuhan kritis terbentuk

dimana pasir mulai bercampur air dan longsor, hal ini akan berlangsung meluas /

melebar dan pengenceran pasir terbentuk terus dapat mencapai slope 1 10

1 30 ( bergantung ukuran butiran ). Tepian ini jarak longsornya makin

melebar / jauh bergantung posisi pusat hisapan dan makin dalam sesuai garis

keruntuhan lereng.

Pencampuran pasir dengan air secara kebetulan menguntungkan karena pompa

tidak bisa menghisap material yang pekat, densitas mencapai 1600 sampai 1900

kg/m3. Untuk menjaga hal itu, pompa harus ditempatkan beberapa sentimeter

diatas arus ' campuran pasir + air '. Dibutuhkan operator yang ahli untuk bisa

mendapat pasir sebanyak-banyaknya, dan hal ini memang sulit.

Kapasitas produksi alat bergantung kekuatan pompa, dan kedalaman keruk

14

Gambar 5 – Operasional Dipper

15

2.6. Dustpan

Dikembangkan untuk meningkatkan kemampuan navigasi alur pelayaran sungai

pada saat air rendah. Tahun 1930, US Army Corp of Engineers membangun 4

buah dredger dan selama 50 tahun bekerja secara memuaskan dalam perawatan

alur navigasi sungai-sungai di USA, lihat gambar 6.

Dustpan ini bekerja saat musim kemarau, sehingga survey kondisi musiman sungai

pada waktu akhir musim banjir berguna untuk menentukan posisi bar sekaligus

rencana operasi pengerukan. Untuk operasi pengerukan di posisi manapun, tanda

batas harus dipasang pada batas arah hulu tepat di C.L. ( Centre Line ) dari alur

agar alinemennya terjaga.

Dustpan memiliki kepala ( dustpan heads ) yang melebar seperti ujung pembersih

debu, bisa digerakkan turun naik atas bantuan ' crane ' pengangkat. Agar terjadi

campuran air + material pada ujung pipa penghisap, sebelumnya disemprotkan air

dari ' water jet ' lalu campuran kental ini dihisap melalui pipa hisap.

Material kerukan langsung dibuang ke daerah tepi alur (=sungai) melalui pipa yang

diapungkan di atas drum / poontoon. Gangguan terhadap alur tidak dapat dielakkan

dengan sistem ini. Juga keterbatasan gerak pengerukan terjadi, karena itu ada

tambahan sistem pada pipa dan pontoon agar pipa dapat berayun.

Pada kepala dustpan mampu menghisap densitas tertentu, jadi kualitas dasar alur

yang kotor menghambat operasi.

Urutan sub siklus adalah sbb :

bergerak ke ujung hilir, menurunkan kepala hisap, mengeruk sepanjang strip,

menaikkan kepala hisap.

Urutan siklus utama adalah sbb :

menambat jangkar

mengulang sub siklus

mengangkat jangkar

bergerak ke posisi baru

Frekwensi siklus utama tergantung dari :

lebar daerah yang dikeruk

tebal material

panjang dan posisi dari pipa buang

Lebar satu kali strip 9,1 m sampai dengan 12,5 m.

16

Kapasitas pompa = 12.000 m3 /j.

Gambar 6. – Alat Keruk Dustpan

2.7. Water Injection Dredger

17

Dredger dengan kepala keruk yang dapat menginjeksi sediment dengan air

dan membentuk campuran yang berkekentalan rendah. Adanya kekentalan yang

relatif lebih tinggi dari sekitarnya ini, mendorong adanya arus densitas yang

membawa pergi material tersebut. Perilaku alamiah ini yang penting perannya, lihat

Gambar 7.

Salah satu water injection dredger yang terkenal adalah jetsed ( jetting

sediment ) terdiri dari catamaran ( barge ) dengan ukuran panjang 28 m dan lebar

total 14 m. Terdapat pipa yang menggantung di tengah kedua catamaran dengan

ujung bawah adalah kepala keruk dengan lebar 14 m dilengkapi saluran-saluran

penyemprot ( jet nozzle ) dan menggantung persis di atas sea bed. Terdapat pula 2

nozzle yang dapat ditutup di ujung-ujung dari kepala keruk. Kemampuan pompa

adalah 12000 m3/jam, dengan tekanan 1.5 bar.

Alat ini merupakan satu dari sekian dredger yang khusus dikembangkan untuk

mengeruk estuary sebagai pengerukan perawatan ( maintenance dredging ).

Dredger ini tidak butuh anchor sehingga tidak mengganggu alur pelayaran, dan

untuk pergerakannya menggunakan sistem self propelled.

Posisinya diketahui oleh alat positioning system yang terhubung dengan satelit,

disamping itu kedalaman pengerukan, rencana kerja dan peta lokasi juga dapat

dilihat.

Kapasitas produksi pada kondisi tidak ada gangguan arus turbiditas dari laut

adalah 4000 m3/jam, bila ada gangguan yang menyebabkan jarak pergerakan

material terhambat adalah 1500 : 3000 m3/jam.

18

Gambar 7. – Water Injection Dredger

19

2.8. TRAILING SUCTION HOPPER DREDGER ( TSHD )

a. Perkembangan

Dikembangkan pertama kali tahun 1878 oleh Belanda. Tahun 1898,

German menyempurnakan dengan Draghead dan dipakai sampai sekarang

dikenal dengan TSHD.

TSHD pertama adalah 'java' dibuat atau diluncurkan dari galangan kapal

IHC Holland tahun 1912.

Tahun1928, 'Pierre Lefort' TSHD milik Prancis merupakan dredger pertama

yang dapat beroperasi pada kondisi gelombang.

Tahun 1959, 'Batavus' milik Belanda dibangun dan merupakan stationary

suction hopper dredger yang dikembangkan jadi TSHD dan sukses.

Sejak saat itu TSHD berkembang pesat terutama kapasitasnya ( kapasitas

palka / hopper ), tetapi draft dari kapal-kapal juga makin dalam dengan

kecepatan saat bermuatan penuh juga meningkat mencapai 17 knots,

kedalaman pengerukan turut meningkat.

b. Peralatan

Ciri-ciri umumnya : Self Propelled, Self Loading dan Self Disharging

dengan satu atau lebih pipa hisap dengan kepala hisap khusus.

Karakteristik utama dari satu TSHD adalah :

Kapasitas hopper dalam m3

Kapasitas pemuatan dalam ton ( dwt )

Kedalaman pengerukan

Jumlah dan diameter pipa hisap

Daya dari produksi kapal ( hp atau kw )

Daya dari pompa hisap ( hp atau kw )

Peralatan tambahan

c. Siklus Pengerukan

20

Gambar 8. – Trailling Hopper Dredger

21

Siklus pengerukan dapat dibagi dalam 4 fase :

1. Pengerukan

Ekskavasi dengan bantuan draghead atau ripper blade mekanis.

Pada awal fase, hopper dikosongkan sedapat mungkin, kepala hisap ( drag

head ) diturunkan dengan kapal bergerak lambat maju.

Material yang akan dikeruk dihisap dengan pompa dan dituang / disimpan

dalam hopper. Beberapa saat kemudian material dengan mengendap dan bila

diisi terus akan terjadi 'overflow'. Silt dan sejenisnya umumnya ikut terbuang

bersama 'overflow', karena itu pemuatan harus dihentikan begitu penuh.

2. Horinzontal transport

Material dibawa dalam hopper kapal menuju dumping area.

3. Discharge

Material yang dikeluarkan / disemprotkan dengan sistem yang ada ke dasar laut

yang merupakan areal buangan, umumnya melalui pintu-pintu bawah.

4. Kembali ke daerah pengerukan

Kapal yang sudah kosong kembali ke daerah pengerukan.

Subsiklus selama pengerukan : menurunkan draghead, mengeruk atau memuat,

mengangkat draghead, dan kembali.

2.7. Bucket Wheel

Bucket-Wheel Suction system sering disebut-sebut sebagai dredger yang

efisien. Pemotongan ( pada material keras ) dapat dilakukan dari 2 arah dan

densitas dari 'slurry' ( bubur ) bisa tinggi. Dan jarak antar bucket bisa mengukur

material-material yang oversize hingga pompa hisap dapat bekerja normal, cocok

untuk penambangan.

Alat ini mengkombinasi keunggulan dari Bucket dredger dan suction dredger.

Dibanding bucket dredger, alat ini berkurang cecerannya dengan tidak perlu ada

'swing'. Terhadap suction dredger type cutter head, harganya lebih murah,

perawatan murah dan kebutuhan biaya tenaga / BBM rendah, tidak perlu ladder

dan cutter, serta kemungkinan jangkauan lebih dalam, tidak mengganggu alur.

22

Berbagai macam Bucket Wheel diantaranya dari :

Ellicott Machine Corporation International dengan Wheel Dragon dengan

diameter pipa mulai 254 mm kedalaman keruk 8m, kapasitas 76 sampai 535

m3/jam.

Humphreys Mineral Industries Inc. ( HMI )

IHC Holland, ada beberapa type dredger : scorpio, gemini, beaver yang mampu

menghisap sampai 14 m.

Neumann Group, dibuat untuk penambangan zircon dan dikembangkan untuk

'gravel'.

Orrenstein dan Koppel ( O & K )

2.8. CUTTER SUCTION DREDGER

Alat ini cocok untuk menggali semua jenis material alluvial dan deposit yang

keras seperti clay. Alat yang lebih besar bisa untuk batuan seperti karang dan

batuan yang lebih lunak lagi.

Komponen utama dari peralatan ini adalah 'cutter heads' ( kepala keruk ) dan

'dredging pump'. Cutter head terletak di kepala pipa untuk memecah tanah dan

batuan secara mekanis dan dihisap melalui transport vertical oleh pompa keruk

(dredging pump ). Cutter head dipasang pada lengan / ladder.

Pergerakan kapal dibantu angker bawah dan atas serta 'spud'. Ada spud depan

( stern spud ) yang membantu posisinya tetap terdiri dari spud kerja dan spud

tambahan.

Kepala Keruk ( cutter head )

Cutter dapat digunakan dengan / tanpa gigi bergantung kekerasan dan

kekompakan material. Dan giginya biasanya bisa diganti. Penggunaan gigi ini bisa

amat tinggi kalau cutter bekerja pada material keras atau batuan yaitu perlu diganti

tiap 2 jam.

Gigi ini dipasang pada adaptor dengan sistem penguncian yang sederhana pada

pin kunci dari karet. Gigi ini seringkali materialnya masih 90% tapi sudah tidak bisa

dipakai. Pemasangan gigi pada posisi yang tepat dapat memberi hasil yang

optimal. Berbagai kepala keruk dapat dilihat pada gambar berikut.

23

24

25

a b c d

e f g

26

27

aa

ba

ca d

ea f g

3. PROSES OPERASI PEKERJAAN PENGERUKAN

Proses secara urut operasional pekerjaan pengerukan dapat diuraikan

sebagai berikut:

a. Memecah struktur tanah

b. Transport arah Vertikal

c. Transport arah Horizontal

d. Pembuangan

a. Memecah struktur tanah

Agar dapat melakukan pekerjaan secara baik, perlu mengenal kondisi lapisan

tanah. Untuk kebutuhan pengerukan, tanah diklasifikasikan secara Internasional

sehingga seragam, berdasar klasifikasi tanah dari PIANC report No. 47, secara

garis besar adalah seperti berikut:

Tabel 9-1

Jenis Batuan Ukuran Butiran (mm)

Boulders > 200

Cobbles 60 - 200

Gravel 2 - 60

Sand 0,06 - 2

Silt 0,002 - 0,06

Clay <0,002

Disamping tolok ukur diatas, juga perlu diketahui karakteristik lainnya diantaranya:

Kadar air (insitu), bentuk butiran dan kekerasannya, densitas butiran (

porositas, plastisitas dari lanau dan lempung, Kadar organisnya, campuran air-

butiran pada cairan non-Newtonian. Sedang untuk batuan (rocks) ditest berdasar

kemampuan tekannya menggunakan test Unconfined compressive strength (UCS).

Ukuran butiran ditest menggunakan analisa ayakan, pada partikel kecil umumnya

menggunakan test hydrometri dengan mengukur kecepatan jatuh partikel didalam

air berdasarkan hukum Stokes dan Bilangan Reynolds.

Kadar air dan porositas serta berat jenis berhubungan satu sama lain, disebabkan

tanah granular terdiri dari campuran butiran, udara dan air. Untuk keperluan

28

pengerukan penting diketahui BERAT JENIS KERING TANAH (Bulk Density)

sebagai ukuran perhitungan volume pengerukan. Adanya BJK Tanah ini

memudahkan menentukan total volume tanah yang akan terangkut dalam Barge

atau tanah jadi yang mengering di areal reklamasi.

Cara perhitungannya, misal Berat Jenis Tanah Asli = 2650 kg/cm3, dan porositas

(n) = 40 %, maka BJK tanah = (0,6 * 2650) = 1590 kg/cm3 .

Jadi BJK tanah ditentuka oleh Bulking Factor (B):

B = Vk/Vt = ta / kt= (Wc Gs + 100)/ (Wi Gs + 100)

Vk = Volume tanah kering

Vt = Volume asli tanah

ta = Berat jenis kering tanah asli

tk = Berat jenis tanah kering

Wc = Kadar air tanah setelah terbuang/kering

Wi = Kadar air tanah asli

Gs = Specific gravity dari tanah.

Selanjutnya, BJK tanah ini yang akan selalu digunakan untuk perhitungan volume

kerukan.

Pengambilan sample tanah dari dasar laut dilakukan dengan mengebor tanah dan

test SPT, Test CPT juga dapat dipakai. Jumlah titik sampling dapat dihitung

menggunakan rumusan berikut:

A0,5 . d0,35

N = 3 + 50

N = jumlah titik lubang bor ( dapat juga digunakan patokan jarak antar titik

50 - 200 m)

A = Luas areal pengerukan

d = Kedalaman rata-rata yang dikeruk

Deformasi

Tanah yang terlepas dari kondisi aslinya akan mengalami perubahan volume,

disebabkan perubahan kekompakan tanah. Makin rapat kondisi kekompakan tanah

pada waktu terpendam dibawah, akan makin keras tanahnya. Bila tekanan yang

terjadi dibawah dilepas/ berkurang, tidak menyebabkan tanah menjadi kendur atau

tidak kompak. Sedang bila tekanan dinaikkan kembali ke kondisi semula, tanah

29

menjadi keras. Bila tekanannya dinaikkan melebihi dari tekanan tanah asli akan

dengan mudah melembek/mengendur kekompakkannya.

Deformasi juga dapat terjadi akibat pengaruh tegangan geser. Jika butiran

terikat/terbungkus dalam keadaan padat, maka butiran harus terlepas dulu satu

sama lain sebelum terjadi ‘sliding’. Sedang kalau butirannya terikat secara kendur

akan dengan mudah mengalami sliding. Pada tanah padat yang jenuh/saturated,

berarti air harus masuk pada bidang longsornya. k tanah yang permeabilitasnya

rendah maka tekanan yang terjadi di bidang longsor akan lebih rendah dari

tekanan hydrostatis atau tekanan aslinya. Hal ini mendorong meningkatnya

tekanan efektif dan tegangan geser yang lebih besar. Efek ini disebut DILATANSI,

dimana banyak terjadi pada proses pengerukan.

STABILITAS LERENG

Perhitungan kestabilan lereng dapat digunakan theori dari Fellenius dan Bishop

PENGHISAPAN

Bila Plain Suction yang digunakan untuk menghisap, maka tanah dipindahkan dari

keadaan aslinya saat pipa hisap menunjam masuk ke lapisan dibawahnya. Material

akan mengalami longsor sampai stabilitas lereng tercapai. Bila produksi harus

dilanjutkan, pipa harus didorong kedepan agar ketidakstabilan berlanjut dan

menghasilkan material yang terhisap kedalam pipa. Dalam banyak kasus, sliding

menyebabkan dilatansi yang artinya pasir didepan pipa mengalami tekanan rendah

(underpressure) dan menjadi sekeras beton. Sedikit demi sedikit bila air telah

melewati pori, maka tekanan pompa akan menurun sedikit demi sedikit dan pipa

dapat maju. Jadi kecepatan kerja dibatasi oleh kemampuan maju dari biba yang

merupakan fungsi dari permeabilitas. Cara lain adalah dengan memperdalam

hunjaman ujung pipa ke dalam tanah. Karena itu plain suction dredger biasa

bekerja pada kedalaman 60 - 70 m.

MENYEMPROTKAN AIR (JETS)

Dengan kekuatannya air mampu memecah gumpalan tanah, lalu dibawa pergi

arus. Air akan bercampur dengan tanah secara otomatis. Bila akan dihisap area

yang dapat dihisap amat terbatas, sehingga cara ini tidak banyak dipakai lagi. Alat

jenis penyemprot air adalah jenis Dustpan dan WID.

30

KEKUATAN MEKANIS

Alat yang paling efektif digunakan adalah Bilah Baja.

Cara pemakaiannnya dengan menekan ke dalam tanah seperti mencangkul atau

mentatah. Jadi prinsip kerjanya juga dapat dianalogikan seperti untuk mentatah

perlu tatah yang tajam.

Kemampuan untuk menenbus tanah dipengaruhi oleh kekuatan ayng bekerja

dalam hal ini dapat dari berat peralatan atau kekuatan mesin penggerak.`

Permalahan dilatansi masih timbul pada TSHD dan CSD, dimana kecepatan bisa

mencapai 1 sampai 2 m/s bahkan 3 m/s yang menyebabkan air tidak sempat

mengalir melalui pori antar material dan menyebabkan dilatansi terjadi. Terutama

pasir impermeable bisa menimbulkan masalah dilatansi. Hal ini dapat diatas

dengan menghitung besar energi dan gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan

bilah (blade), kemudian menyetel mesin atau pompa pada tingkat energi hasil

perhitungan tersebut.

Besar energi yang dibutuhkan untuk memotong satu unit volume tanah dapat

dihitung sbb:

Fh * vc Fh

E = ----------------- = ----------hi * b * vc hi * b

Bila tidak ada cavitasi E = Egc = c1 * w * g * vc * hi * e/km

Bila ada cavitasi E = Eca = d1 * w * g * (z + 10)

c1 , d 1 = koefisien

vc = kecepatan propagasi dari bilah

hi = kedalaman potongan

z = kedalaman posisi blade

e = pengembangan volume

km = permeabilitas efektif

b. Transport arah vertikal

Fenomena transport arah vertikal dari material hasil kerukan banyak dipengaruhi

kondisi hydraulis air. Mari kita perhatikan pompa yang ada dalam air sejarak Zp dari

31

permukaan terhubung dengan ujung pipa sejarak Zs dari muka air, pompa mampu

menggerakkan tekanan hisap sebesar p* [mwc = 10 kPa = 10 kN/m2].

Bila diperhatikan keseimbangan kolom air dalam pipa hisap, dapat terjadi oleh dua

gaya yaitu gaya keatas dan gaya kebawah.

Gaya ke atas terjadi akibat pengaruh :

- Tekanan pada mulut pipa hisap : Zs * w

- Hisapan dari pompa : p* * w

Sedang gaya ke bawah dipengaruhi :

- Berat cairan dalam pipa hisap : (Zs - Zp ) * m

- Friksi dan hydraulic losses yang lain : (f * U2 / 2g) * m

Keseimbangan terjadi bila :U2

(p* + Zs) * w = (Zs - Zp + f ----- ) m

2g

Kemampuan maksimum dari vakum p* menghisap sebesar 7,5 mwc. Rumusan

diatas umumnya digunakan untuk mencari kecepatan optimum cairan dalam pipa

atau U yang juga merupakan kecepatan penghisapan dan baru dapat diperoleh

dengan cara coba-coba.

C. Transport arah Horizontal

Peralatan yang digunakan untuk transport arah horizontal adalah Pipa dan Barge

(tongkang).

PIPA

Transport material dalam pipa mengikuti teori Aliran dalam pipa tertutup dan

Transport sedimen dalam pipa tertutup.

Aliran dalam pipa tertutup, perilakunya mengikuti rumusan berikut : L U2

Hv = ---- -----

D 2 g

Hv = Penurunan ketinggian energi oleh panjang pipa (L) [m]

= Koefisien friksi = 8g/C2, gunakan diagram Moody

L = Panjang pipa yang ditinjau [ m]

D = Diameter pipa [m]

32

U = Kecepatan rata-rata [m/s]

Disamping kehilanga-kehilangan (losses) sebagaimana diperhitungkan diatas,

terdapat kehilangan lain sebagai akibat kondisi sepanjang pipa, misal adanya

tekukan pada sampungan, adanya katup-katup pengatur, dsb yang selanjutnya

disebut pula sebagai Extra resistance besarnya :

U2

Hi = i ----- sehingga persamaan berubah menjadi : 2 g

Htotal = ii

n

static

Ug

LUD g

H

2

1

2

2 2

Berdasar rumusan diatas dapat dibuat grafik hubungan Q - H, dimana Q adalah

debit cairan dalam pipa .

Transport sedimen dalam pipa tertutup

Bila ada sedimen masuk dalam cairan yang mengalir dalam pipa, kondisi agak

berubah oleh adanya consentrasi sedimen dalam cairan (CT).

CT = Qpasir/ Qtotal dimana Qpasir hanya memperhitungkan volume pasir saja sering

digunakan istilah CV untuk menunjukkan kosentrasi pasir tersbut. Karena sering

terjadi pergesekan antara air dan pasir maka Cv harus lebih besar dari CT dengan

perbandingan T = CT/CV 1.

Untuk menghitung CV seringkali digunakan CB atau consentrasi dalam kondisi

kering (Bulk concentration), CB = CT/ 1- n.

Contoh, bila ta = 2650 kg/m3 , n = 40 % , buktikan bahwa Bulk Concentration

dalam campuran adalah 20 %?

Misal CB = 20 %, berarti kandungan airnya = 80 %. Sisanya yang berupa Bulk

concentration terdiri dari tanah dan air yaitu 40 % air (sesuai harga n), dan 60 %

tanah atau bulk. Sehingga berat 1 m3 campuran terdiri dari :

Air asli = 0,8 m3 , w = 1000 kg/m3 = 800 kg

Air dalam pori-pori tanah = 40 % dari 20 % dari 1 m3

= 0,08 m3 , w = 1000 kg/m3 = 80

kg

Butiran tanah = 60 % dari 20 % dari 1 m3

33

= 0,12 , ta = 2650 kg/m3 = 318 kg-----------------------

Total = 1198 kgDibulatkan 1200 kg

Berarti Bulk Concentration20 % lebih besar berat jenis Air, atau kandungan tanah

hanya 20 % dengan w = 1200 kg/m3( terbukti).

Dengan teknologi yang berkembang saat ini berbagai material bisa dihisap. Bila

konsentrasi clay atau silt yang terpompa adalah tinggi akan mempengaruhi

viskositas (kekentalan cairan) sehingga teori aliran turbulen biasa tidak berlaku.

Bila dipompakan pasir halus dimana kecepatan mengendapnya jauh lebih kecil

dibanding kecepatan aliran, dalam hal ini sebesar 0,02 m/s. Maka kecepatan aliran

cukup sebesar 4 m/s (lebih dari 100 kalinya) untuk bisa mengalirkan butir pasir

halus berdiameter 0,06 sampai 0,15 mm tanpa ada yang mengendap di dasar pipa.

Untuk Pasir kasar, kecepatan pengendapannya (fall velocity) mencapai 0,2 m/s

atau hanya sekitas 1/20 dari kecepatan aliran. Sehingga pada material diatas

ukuran 2 mm akan mengendap pada dasar pipa, sedang butiran ukuran 0,15

sampai 2 mm akan melayang agak lambat dalam pipa.

Berdasar kondisi ini bisa diperkirakan bahwa pasir kasar yang mengendap dalam

pipa sedikit demi sedikit akan menyebabkan pipa tersumbat. Atau bila akan

menggelontorkan endapan pasir tersebut, kecepatan aliran harus ditingkatkan

mencapai kecepatan maksimum pipa atau disebut juga kecepatan kritis ( Ucrit).

Besar Ucrit diperoleh dari test laboratorium, dimana Ucrit mencapai sebesar 4,3 m/s

untuk pasir diamter 0,2 mm.

Pengaruh dari memperbesar kecepatan aliran ini adalah pada penggerusan bagian

dalam pipa. Pipa mengalami keadaan seperti diamplas pasir akibat kecepatan pasir

dan terus menerusnya kejadian tersebut.

Disamping itu kehilangan energi dalam pipa juga makin besar (Hv) akibat

meningkatnya hambatan pada pipa oleh pasir.

Pengaruh pasir terjadi juga pada perilaku pompa yang mengalami penurunan daya

angkatnya menjadi H’ sebesar H m/w.

Sekarang ini sudah tersedia kurva untuk berbagai ukuran pipa terhadap berbagai

kecepatan dan variasi berat jenis campuran, dan ada juga kurva pompa dikoreksi

terhadap kekuatan putaran dan pengaruh campuran.

34

POMPA, dapat bekerja berdasar teori pompa centrifugal dari EULER yaitu:

Md mv r

dt

md v r

dt

( * ) ( * )

Maksudnya untuk mendorong momen luar sama dengan perbedaan antara

momentum cairan yang masuk ke diameter dalamnya impeler dan meninggalkan

pompa pada kondisi yang sama. Perhatikan pula Aliran air melalui impeler pada

putaran 0 ditambah efek dari putaran impeler pada kecepatan 0. Hal ini

menyebabkan hubungan anatara Q(debit) dan H(tinggi hisapan) dapat terjadi.

Besar debit yang dapat dihasilkan pompa(Q) sebanding dengan jumlah bilah pada

pompa (n), sedang tinggi hisap (H) = n2, sedang tenaga untuk menggerakan bilah

yang dibutuhkan (N) = n3, lihat gambar.

D. Pembuangan

Lokasi pembuangan dapat berada di tengah laut atau di tepi pantai., pemilihan

lokasinya tergantung kondisi buangan dan rencana pemanfaatannya serta biaya

yang ditimbulkan.

Posisi buangan di laut harus berada pada lokasi yang tidak menyebabkan

kerusakan lingkungan maupun gangguan bagi lalu lintas laut, disamping itu harus

dicari tempat yang tidak memungkinkan material kembali lokasi kerukan. Untuk itu

biasanya lokasi berada pada kedalaman minimal – 25 m LWS dan sejarak minimal

10 km dari lokasi kerukan.

Posisi buang di pantai atau di darat dipilih untuk memanfaatkan hasil kerukan

menjadi material reklamasi. Pelaksanaan harus hati-hati supaya limbah material

yang tercecer atau tumpah tidak merusak ekosistem sekitarnya. Dan metode

pelaksanaan dengan membuat petak-petak kolam dibatasi tanggul-tanggul dapat

menjadikan timbunan tidak terpisah antara lapisan materail halus dengan yang

lebih kasar.

35