Komponen struktural utama suatu bangunan adalah pondasi. Untuk menjamin stabilitas struktur dengan berat dan beban guna yang besar, pilihan pondasi umumnya akan jatuh pada pondasi dalam. Salah satu jenis pondasi dalam yang umum digunakan adalah pondasi tiang pancang.
Hal yang sangat menarik dari pondasi tiang pancang adalah proses pemancangan tiang itu sendiri. Ada dua metode umum yang sering digunakan dalam proses pemancangan tiang, yakni metode jack-in pile dan metode hammer.
Artikel kali ini akan membahas sedikit tentang Jack-in Piling System, meliputi persiapan, proses serta pelaporan hasil pemancangan (pile driving record), berdasarkan pengalaman ketika beberapa waktu lalu terlibat dalam sebuah proyek konstruksi dengan pekerjaan pemancangan di dalamnya.
A. Sekilas tentang project Project ini adalah pembangunan jembatan timbang (weighbridge) dengan kapasitas 60 ton. Lokasi project di Propinsi Riau.
Gb. 1 - Gambar teknis pondasi jembatan timbang (weighbridge)
Pondasi menggunakan pondasi tiang pancang dengan desain dan data material sebagai berikut :
- tiang pancang square minipile 200 x 200, mutu beton K-500 .
- pemancangan kelompok tiang (group pile) dengan 6 titik tiang pancang dalam 1 kelompok, total titik pancang 18 titik.
- estimasi kedalaman tanah keras 15 meter (berdasarkan hasil Soil Test), dengan daya dukung ijin (bearing capacity) tiang tunggal 20 ton.
B. Tiang pancang
Merupakan tiang dari beton yang dicor dan dicetak dalam bekisting yang apabila sudah tercapai umur betonnya diangkat dan dipancangkan ke dalam tanah.
Gb. 2 - Tiang pancang square minipile
Tiang yang digunakan dalam proyek adalah tiang pre-cast concrete dengan mutu beton K-500. Berikut beberapa alasan kenapa memilih tiang pancang beton :
- karena dibuat secara pre-cast concrete maka mutu beton lebih terjamin.
- dengan mutu beton yang tinggi sehingga akan memiliki tegangan tekan yang besar.
- tiang pancang ini bisa diperhitungkain baik sebagai end bearing pile (tiang dengan daya dukung ujung) dan friction pile (tiang dengan daya dukung selimut). pada proyek ini daya dukung tiang desain merupakan kombinasi antara daya dukung ujung dan daya dukung selimut tiang.
- umur tiang pancang beton tahan lama dan tahan terhadap air maupun bahan-bahan korosif .
Tiang pancang beton ini juga memiliki kekurangan terutama pada masalah mobilisasi. Karena berat sendiri yang cukup besar makan untuk mobilisasi ke site menjadi cukup mahal, namun dalam proyek ini sudah diperhitungkan sebagai tantangan dan nilai dari proyek itu sendiri.
Kualitas pemancangan harus dijaga mulai dari material pancang itu sendiri. Untuk memastikan kualitas dan mutu beton tiang pancang, material harus dipastikan dilampiri mill certificate sheet untuk dicocokkan kesesuaian material dengan spesifikasi teknis pekerjaan. Umur tiang pancang juga harus dicek dengan memastikasn kode dan tanggal produksi sesuai dengan mill certificate sheet yang dilampirkan pada surat pengiriman barang.
Sebelum digunakan, fisik material tiang pancang harus diperiksa kembali :
- tidak ada yang retak, cacat dan pecah.
- plat sambung pada ujung badan tiang pancang tetap utuh dan dalam kondisi bagus.
- ukuran penampang dan panjang harus sesuai dengan spesifikasi, dengan toleransi sebagai berikut :
- penampang tiang pancang tidak boleh kurang atau tidak lebih dari 6 mm dari penampang tiang pancang desain.
- setiap sisi tiang pancang tidak boleh melengkung lebih dari 6 mm tiap 3 m.
-
Proses pengangkatan dan penyusunan tiang pancang di lapangan harus memperhatikan titik angkat dan titik tumpu tiang. Pada gambar di atas terlihat ada kawat yang sengaja dicor sebagai tempat kait pada saat pengangkatan tiang sekaligus sebagai tanda penempatan tumpuan pada saat tiang disusun sebelum diangkat pada proses pemancangan, seperti terlihat pada gambar 3 di bawah.
Gb. 3 - Penyusunan tiang pancang
Lokasi penumpukan tiang pancang sebaiknya dekat dengan titik pancang untuk memudahkan dalam proses pengangkatan tiang, jangan sampai diletakkan terlalu jauh sehingga di luar jangkauan crane alat pancang. Bila dalam kondisi khusus terpaksa diletakkan jauh dari titik pancang, harus disediakan 1 crane service terpisah untuk mengangkat tiang pancang dari lokasi penumpukan ke alat pancang agar waktu pancang tidak terhambat.
Pertimbangan lain dalam penentuan lokasi penumpukan tiang pancang adalah perhitungan waktu saat akan dilakukan penyambungan. Tiang pancang yang diletakkan didekat titik pancang yang sedang dikerjakan agar tidak terlalu lama mengambil tiang sambungan. Karena apabila waktu yang dibutuhkan pada saat penyambungan tiang terlalu lama, maka friksi (tahanan gesek tanah pada selimut tiang) tanah akan mulai bekerja dan menyebabkan tiang pancang menjadi sulit dipancang lebih dalam lagi dan kedalaman rencana tidak tercapai (secara praktis waktu stop pemancangan maksimum adalah 1 hari).
Lokasi penumpukan tiang juga harus mempertimbangkan faktor cuaca terhadap kondisi tiang pancang, terutama hujan. Apabila tiang terpapar langsung dengan hujan akan berdampak langsung, bukan pada material tiang betonnya, tetapi pada kondisi plat sambung (bevel) pada ujung badan tiang pancang, misalnya akan menimbulkan korosi. Untuk mengatasinya bisa dengan menutup tiang pancang dengan terpal. Kebetulan proyek ini dilaksanakan pada saat musim kemarau, dan untungnya sama sekali tidak hujan, sehingga tiang pancang dibiarkan terbuka begitu saja.
Dengan desain kedalaman tanah keras 15 meter, dalam proyek ini digunakan tiang dengan panjang tiap segment 6 meter (bottom dan top pile) sehingga dilakukan 1 kali penyambungan pada tiap titik pancangnya. Dalam pemancangan sangat penting untuk menggunakan ‘tiang pensil’ sebagai tiang bawah dalam proses pemancangan untuk mencegah terangkatnya tanah disekitar titik pemancangan (heaving) selain itu juga untuk memudahkan penetrasi tiang pancang ke dalam tanah.
Gb. 4 - Tiang pancang bottom (pensil) dan top
C. Alat Pancang
Jack-in pile system merupakan suatu cara pemancangan tiang yang pelaksanaannya dengan menekan tiang pancang ke dalam tanah dengan menggunakan dongkrak hydraulic yang diberi beban counter weight agar alat pancang tidak terangkat dan membantu memancang tiang hingga tercapai daya dukung desainnya. Pada proyek ini digunakan alat jack-in pile dengan kapasitas 100 ton. Data teknis dan foto alat pancang yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gb. 5 - Data teknis alat pancang
Gb. 6 - Alat pancang Jack-in Pile
Pergerakan alat jack-in pile ini ada dua macam, tipe dengan roda crawler dan tipe ‘robot’. Pada project ini menggunakan tipe robot dengan kapasitas maksimum alat pancang 100 ton. Tipe ini memiliki moving set up antar titik yang lebih lambat apabila dibandingkan dengan tipe beroda.
Gb. 7 - Alat pancang di lokasi proyek
Kelebihan proses pemancangan menggunakan jack-in pile antara lain :
- tidak bising dan tidak menghasilkan polusi asap yang cukup berarti bila dibandingkan dengan penggunaan diesel hammer.
- tidak menimbulkan getaran disekeliling lokasi pemancangan sehingga aman untuk bangunan di sekitarnya.
- dengan menggunakan alat pancang dengan sistem jack-in pile ini tidak mungkin terjadi keretakan pada kepala tiang dan juga tidak mungkin terjadi necking (lekukan pada pondasi) seperti pada sistem bored-pile.
- estimasi daya dukung tiang dapat langsung dilihat dari hasil bacaan pressure gauge yang ada pada alat jack-in pile, karena mesin jack-in pile dilengkapi dengan pressure gauge (umunya dalam satuan MPa).
Gb. 8 - Pressure gauge yang ada pada alat pancang
D. Persiapan dan proses pemancangan
Secara garis besar siklus kerja alat jack-in pile selama proses pemancangan adalah sebagai berikut :- mengikat tiang pancang pertama.
- mengangkat tiang pancang pertama.
- memutar atau memindahkan tiang pancang pertama (bergerak secara horizontal) ke titik pancang.
- memasukkan tiang pancang pertama ke pile clamping box (jepitan tiang kotak) yang ada pada alat.
- setting ketegak-lurus an (verticality) tiang pancang terhadap titik pancang.
- melakukan penetrasi tiang pancang ke dalam tanah dengan cara menekan tiang pancang tersebut.
- penekanan tiang pancang hingga sisa tiang +/- 40 cm dari permukaan tanah untuk kemudian dilakukan penyambungan.
- pengambilan tiang pancang kedua (sambungan).
- pengangkatan, memindahkan ke titik pancang, memasukkan ke pile clamping box, kemudian setting verticality terhadap titik pancang dan tiang pancang yang sudah terpancang.
- pengelasan sambungan.
- menekan tiang pancang sambungan.
- bila diperlukan dilakukan pengambilan dan pemasangan dolly untuk membantu menekan tiang pancang.
- pemancangan tiang dilakukan hingga tercapai daya dukung desain tiang atau hingga kapasitas alat jack-in pile sudah tercapai (biasanya hingga alat terangkat)
- bergerak ke titik pancang berikutnya.
D.1 Persiapan alat, setting titik, pengangkatan dan menekan tiang pancang
Persiapan awal adalah penentuan titik pancang berdasarkan gambar teknis yang diberikan. Penandaan titik pancang bisa dengan menggunakan cat atau dengan memasang patok dari kayu atau besi.
Gb. 9 - Setting titik pancang
Gb. 10 - Proses pengangkatan tiang pancang
Gb. 11 - Penetrasi tiang pancang
Alat pancang jack-in pile ini memiliki dua posisi jepitan tiang pancang untuk melakukan tekanan pada saat penetrasi tiang pancang ke dalam tanah. Posisi tersebut ada di ujung alat dan di tengah alat (disebut grip ujung dan grip tengah). Pada pelaksanaan proyek ini pada awal pemancangan memakai grip ujung. Namun karena hasil tekanan yang terbaca pada pressure gauge yang telah dikonversikan ke dalam daya dukung tiang hasilnya tidak memenuhi daya dukung desain, maka proses pemancangan tiang selanjutnya dengan menggunakan grip tengah.
Gb. 12 - Posisi grip jack-in pile (kanan-kiri : grip ujung dan tengah)
Perbedaan dasar dari grip ujung dan grip tengah antara lain :
- posisi pemancangan dan ruang gerak yang diperlukan oleh alat pancang. dengan menggunakan grip ujung, maka alat jack-in pile ini akan memerlukan ruang gerak yang lebih sedikit, cocok untuk pemancangan titik-titik pancang yang sangat berderkatan dengan bangunan yang sudah ada (existing)
- kapasitas alat. dengan grip ujung kapasitas yang dicapai hanya 70% dari kapasitas alat total.
Pemeriksaan verticality (ketegak-lurusan tiang) harus terus dilakukan selama proses pemancangan. Penyimpangan arah vertical dibatasi tidak lebih dari 1 : 75 dan penyimpangan arah horizontal dibatasi tidak lebih dari 75 mm. Pengamatan di lapangan pada saat sebelum menekan tiang pancang dan selama proses pemancangan dapat dilakukan dengan menggunakan waterpass. Waterpass ditempelkan ke tiang pancang yang sedang ditekan. Selama proses pemancangan, operator pancang kami berdiri sangat dekat dengan alat pancang, bahkan ada yang berada di kolong alat pancang ini. Karena cara kerja jack-in pile dengan menekan, maka tidak akan ada getaran, ledakan atau cipratan oli seperti pada diesel hammer sehingga relatif aman.
Gb. 13 - Posisi operator pancang selama proses pemancangan
Operator tersebut berada di bawah untuk memastikan tiang pancang ditekan secara tegak lurus. Cara ini cukup efektif untuk menjaga tiang tetap tegak selama pemancangan. Namun, karena mereka tidak menggunakan radio untuk berkomunikasi dengan operator yang menjalankan mesin yang berada di atas, maka mereka harus berteriak cukup keras agar bisa didengar (suara mesin diesel dari alat jack-in pile ini cukup berisik juga kalau ada di bawah seperti itu).
Perangkat kecil yang sering terlupa pada saat akan memulai pemancangan adalah plat baja sebagai alas alat pancang, bila tanah di titik pemancangan kondisinya lembek. Ketiadaan plat ini bisa berakibat pada mundurnya dan makin lamanya durasi pancang karena operator pancang tidak ingin alat pancangnya amblas apabila dipaksakan memancang tanpa alas.
Gb. 14 - Plat sebagai alas alat pancang
D.2 Penyambungan tiang pancang
Sambungan antar tiang pancang dengan menggunakan sambungan las. Pengelasan antar tiang pancang dilakukan pada pelat baja (bevel) yang sudah tersedia pada ujung badan tiang. Proses penyambungan tiang pancang harus dikontrol agar diperoleh hasil sambungan yang baik dan yang terpenting verticality (ketegak-lurusan) tiang tetap terjaga. Kontrol pada saat proses pengelasan sambungan tiang pancang antara lain :
- bahan dan alat las harus dalam kondisi bagus agar tidak menghambat proses pengelasan dan pemancangan secara umum.
- material las (kawat las) sebaiknya sama untuk setiap penyambungan tiang pancang, agar kualitas pengelasan akan sama tiap tiang pancang.
Gb. 15 - Kawat las yang digunakan
- pengelasan harus dilas keliling di tiap sisi tiang pancang.
- setelah selesai pengelasan sisa karbon harus dibersihkan dengan cermat.
- untuk mempercepat proses pengelasan, terutama untuk tiang pancang dengan dimensi besar misalnya spun pile diameter diatas 500, bisa menggunakan 2 alat las dan 2 tenaga las. dalam proyek ini, kami hanya menggunakan 1 alat las dan 1 tenaga las karena dimensi square mini pile 250 x 250, tidak begitu besar.
Beberapa parameter pemeriksaan hasil pengelasan secara visual meliputi :
- hasil las harus padat tidak boleh ada rongga.
- hasil las harus bebas dari cacat retak.
- permukaan las harus cukup halus.
- sambungan las harus terbebas dari kerak.
Gb. 16 - Proses pengelasan sambungan tiang pancang
- hasil pengelasan tersebut harus ditutup dengan lapisan pelindung agar hasil pengelasan tidak mengalami korosi.
Gb. 17 - Perlindungan hasil las agar tidak korosi
Untuk memudahkan proses pengelasan tiang, maka tiang pancang yang sedang dipancang disisakan +/- 40 cm dari permukaan tanah. Sebagai catatan, penyelesaian pengelasan pada tiang square mini pile berukuran 250 x 250 ini sekitar +/- 10 menit dan tiang sudah siap kembali dipancang.
D.3 Penggunaan dolly
Untuk membantu proses pemancangan apabila tiang pancang sudah sedikit tenggelam ke dalam tanah dan akan mencapai tanah keras digunakan alat bantu pemancangan yang disebut Dolly. Tiang pancang yang di-dolly harus merupakan tiang pancang yang sudah sedikit lagi mencapai tanah keras. Tanda bahwa tiang pancang sudah mendekati tanah keras dapat diketahui dari panjang tiang yang tertanam sudah mendekati kedalaman desain dan bacaan pressure gauge alat jack-in pile.
Gb. 18 - Penggunaan dolly untuk membantu memancangParameter yang digunakan sebagai acuan bahwa pemancangan tiang bisa dihentikan :
- bacaan tekanan pada pressure gauge sudah mencapai tekanan dimana apabila nilai tersebut dikonversikan ke daya dukung tiang, maka daya dukung desain tiang telah terpenuhi
- alat jack-in pile terangkat dan bila dilakukan penetrasi lagi sudah tidak mampu lagi.
E. Pile driving record
F. Kontrol kualitas pemancangan dengan PDA test
to be continued…
