1.1 Pemindahan Tanah Mekanis
Pengertian Pemindahan tanah mekanis adalah suatu pekerjaan yang memindahkan sejumlah volume tanah dengan menggunakan bantuan alat-alat mekanis.
Pemindahan Tanah Mekanis (PTM) juga didefinisikan yaitu semua pekerjaan yang berhubungan dengan kegiatan penggalian (digging, breaking, loosening), pemuatan (loading), peng-angkutan (hauling, transporting), penimbunan (dumping, filling), perataan (spreading, leveling) dan pemadatan (compacting) tanah atau batuan dengan menggunakan alat-alat mekanis (alat-alat berat/besar).
Yang dimaksud dengan tanah disini adalah bagian teratas dari kulit bumi yang relatif lunak, tidak begitu kompak dan terdiri dari butiran-butiran lepas. Sedangkan yang dimaksud dengan batuan adalah bagian kulit bumi yang lebih keras, lebih kompak dan terdiri dari kumpulan mineral pembentuk batuan tersebut.
Oleh karena perbedaan kekerasan dari material yang akan digali sangat bervariasi, maka sering dilakukan penggolongan-penggolongan berdasarkan mudah-sukarnya digali dengan peralatan PTM. Adapun salah satu cara penggolongan material tersebut adalah :
A. Lunak (soft) atau mudah digali (easy digging), misalnya :
• Tanah atas atau tanah pucuk (top soil).
• Pasir (sand).
• Lempung pasiran (sandy clay).
• Pasir lempungan (clayey sand).
B. Agak keras (medium hard digging), misalnya :
• Tanah liat atau lempung (clay) yang basah dan lengket.
• Batuan yang sudah lapuk (weathered rocks).
C. Sukar digali atau keras (hard digging), misalnya:
• Batu sabak (slate).
• Material yang kompak (compacted material).
• Batuan sedimen (sedimentary rocks).
• Konglomerat (conglomerate).
• Breksi (breccia).
D. Sangat sukar digali atau sangat keras (very hard digging) atau batuan segar (fresh rocks) yang memerlukan pemboran dan peledakan sebelum dapat digali, misalnya :
• Batuan beku segar (fresh igneous rocks).
• Batuan malihan segar (fresh metamorphic rocks).
1.2 Alat-alat Berat yang Berkaitan dengan Pemindahan Tanah Mekanis
Peralatan atau alat berat dalam pekerjaan sipil banyak berkaitan dengan pemindahan tanah (earth moving) dan segala aspek yang timbul dari peralatan yang digunakan untuk memindahkan tanah tersebut. Dalam hal pemindahan tanah ini selain memindahkan juga mengadakan pembentukan terhadap permukaan tanah yang baru sesuai kondisi fisik/teknis yang diinginkan. Diperlukan beberapa jenis peralatan dan metode yang sesuai untuk pembentukan permukaan tanah pada lokasi baru tersebut.
Karena pekerjaan ini berhubungan dengan tanah, batuan, vegetasi (pohon, semak belukar, dan alang-alang) maka perlu diketahui sifat tanah dan tipe galian tanah. Sifat fisik yang harus dihadapi alat berat akan berpengaruh dalam :
1. Menentukan jenis alat dan taksiran atau kapasitas produksi.
2. Perhitungan volume pekerjaan.
3. Kemampuan kerja alat pada kondisi material yang ada.
Ketidaksesuaian pemilihan jenis alat berat terhadap kondisi material yang ada berakibat tidak efisiennya alat (lost time).
1.3 Pengklasifikasian Alat
Secara umum alat berat dapat dikategorikan ke dalam beberapa klasifikasi. Salah satunya adalah pengklasifikasian alat berat berdasarkan klasifikasi fungsional dan klasifikasi operasional alat berat.
1.3.1 Klasifikasi Fungsional Alat Berat
Yaitu pembagian alat berat berdasarkan fungsi-fungsi utama alat. Berdasarkan fungsinya alat berat dapat dibagi atas tujuh fungsi dasar
• Alat pengolah lahan
Jika pada lahan masih ada semak atau pepohonan maka pembukaan lahan dapat dilakukan dengan dozer. Untuk pengangkatan lapisan tanah paling atas digunakan scraper. Sedangkan untuk pembentukan permukaan supaya rata selain dozer dapat digunakan juga motor grader.
• Alat Penggali
Jenis alat ini dikenal dengan istilah excavator. Fungsi dari alat ini adalah untuk menggali, seperti dalam pekerjaan pembuatan basement atau saluran. Beberapa alat berat digunakan untuk menggali tanah dan batuan. Yang termasuk dalam kategori ini adalah front shovel, backho, dragline, dan clamshell.
• Alat Pengangkut Material
Pengangkut mateial dapat dibagi menjadi pengangkutan horisontal maupun vertikal. Truk dan wagon termasuk dalam alat pengangkutan horisontal karena material yang diangkutnya hanya dipindahkan secara horisontal dari satu tempat ke tempat yang lain.
Sedangakn Crane termasuk di dalam kategori alat pengankut vertikal. Material yang diangkut crane secara vertikal dari satu elevasi ke elevasi yang lebih tinggi.
• Alat Pemindahan Material
Yaitu alat yang biasanya tidak digunakan sebagi alat transportasi tetapi digunakan utnuk memindahkan material dari satu alat ke alat yang lain. Loader dan dozer adalah alat pemindahan material.
• Alat Pemadatan
Pemadatan dilakukan untuk mendapatkan permukaan yang rata dan padat setelah penimbunan. Pemadatan juga dilakukan untuk pembuatan jalan. Yang termasuk sebagai alat pemadatan adalah tamping roller, pneumatic-tired roller, compactor, dll.
• Alat Pemroses Material
Alat ini dipakai untuk mengubah batuan dan mineral alam menjadi suatu bentuk dan ukuran yang diinginkan. Yang termasuk dalam alat ini adalah crusher. Alat yang dapat mencampur material untuk pembuatan beton maupun aspal dikategorikan ke dalam alat pemroses material seperti concrete batch plant dan asphalt mixing plant.
• Alat penempatan Akhir Material
Yaitu menempatkan material pada tempat yang telah ditentukan. Yang termasuk dalam kategori ini adalah concrete spreader, asphalt paver, motor grader, dan alat pemadat.
1.3.2 Klasifikasi Operasional Alat Berat
• Alat dengan Penggerak
Merupakan bagian dari alat berat yang menerjemahkan hasil dari mesin menjadi kerja. Bentuk dari alat penggerak adalah crawler atau roda kelabang dan ban karet. Sedangkan belt merupakan alat penggerak pada conveyor belt.
• Alat Statis
Alat statis adalah alat berat yang dalam menjalankan fungsinya tidak berpindah tempat. Yang termasuk dalam kategori ini adalah tower crane, dan batching plant baik untuk beton maupun untuk aspal serta crusher plant.
1.4 Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Alat Berat
Dalam pemilihan alat berat, ada beberapa faktor yang harus diperhatikan sehingga kesalahan dalam pemilihan alat dapat dihindari. Faktor-faktor tersebut antara lain:
1. Fungsi yang harus dilaksanakan.
2. Kapasitas peralatan
3. Cara operasi.
4. Pembatasan dari metode yang dipakai.
5. Ekonomi
6. Jenis proyek
7. Lokasi proyek
8. Jenis dan daya dukung tanah
9. Kondisi lapangan
1.5 Faktor yang Mempengaruhi Produktivitas Alat
Untuk memperkirakan produksi alat beras secara teliti perlu dipelajari faktor-faktor yang secara langsungdapat mempengaruhi hasil kerja alat tersebut. Faktor-faktor tersebut meliputi:
1. Tahanan Gali (Digging Resistance)
Tahanan gali (Digginr Resistance, sering disingkat DR) marupakan tahanan yang dialami oleh alat gali pada waktu melakukan penggalian material, penyebab timbulnya atahanan ini adalah:
a. Gesekan antara alat gali dan tanah; umumnya semakin besar kelembaban dn kekerasan butiran tanah, maka semakin besar pula gesekan alat dan tanah yang terjadi.
b. Kekerasan dari material yang digali.
c. Kekasaran dan ukuran butiran tanah atau material yang digali.
d. Adanya adhesi antara tanah dengan alat gali, dan kohesi antara butiran tanah itu sendiri.
e. Berat Jenis tanah (terutama berpengaruh pada alat gali yang berfungsi sebagai alat muat, misalnya Power Shovel, Clamshell, Dragline dan sejenisnya).
Besarnya tahanan gali (DR) tak dapat dicari angka reratanya, oleh karena itu biasanya langsung ditentukan di tempat.
2. Tahanan Guling/ Tahanan Gelinding (Rolling Resistance)
Tahanan guling/ tahanan gelincir (Rolling Resistance, biasa disingkat RR) merupakan segala gaya-gaya lyar yang berlawanan arah dengan arah gerak kendaraan yang sedang berjalan di atas suatu jalur.
Bagian yang mengalami Rolling Resistance (RR) secara langsung adalah ban bagian luar kendaraan, tahanan guling (RR) tergantung pada banyak faktor, diantaranya yang terpenting adalah:
a. Keadaan jalan (kekerasan dan kemulusan permukaan jalan); semakin keras dan mulus atau rata jalan tersebut, maka tahanan gulingnya (RR) semakin kecil.
b. Keadaan ban yang bersangkutan dan permukaan jalur jalan. Jika memakai ban karet, maka yang berpengaruh adalah ukuran, tekanan, dan permukaan dari ban alat berat yang digunakan; apakah ban luar masih baru, atau sudah gundul, dan bagaimana model kembangan ban itu. Jika menggunakan Crawler yang berpenaruh adalah kondisi jalan. Besarnya RR dinyatakan dalam pounds (lbs) dan Rimpull yang diperlukan untuk
menggerakkan tiap gross ton berat kendaraan beserta isinya pada jalur mendatar, dan
dengan kondisi jalan tertentu.
3. Tahanan Kemiringan (Grade Resistance)
Grade Resistance (GR) adalah besarnya gaya berat yang melawan atau membantu gerak kendaraan karena kemiringan jalur jalan yang dilalui. Jika jalur jalan itu naik disebut kemiringan positif, Tahanan Kemiringan atau Grade Resistance (GR) akan menalwan gerak kendaraan; tetapi sebaliknya, jika jalan itu turun disebut kemiringan negatif, tahanan kemiringan akan membantu gerak kendaraan.
Tahanan kemiringan tergantung pada dua faktor yaitu:
a. Besarnya kemiringan (dinyatakan dalam %).
b. Berat kendaraan itu sendiri (dinyatakan dalam Gross-ton).
Biasanya tahanan kemiringan dihitung sebagai berikut: “Tiap kemiringan 1% besarnya tahanan kemiringan rata-rata = 20 lbs dari besarnya kekuatan tarik mesin yang digunakan untuk menggerakkan ban yang menyentuh permukaan jalur jalan. Besarnya dihitung untuk tiap gross-ton berat kendaraan beserta isinya”.
4. Koefisien Traksi (CT)
Koefisien Traksi (CT) adalah faktor yang menunjukkan berapa bagian dari seluruh kendaraan itu pada ban atau truck yang dapat dipakai untuk menarik atau mendorong. Jadi CT adalah suatu faktor dimana jumlah berat kendaraan pada ban penggerak itu harus dikalikan untuk menunjukkan Rimpull maksimum antara ban dengan jaur jalan , tepat sebelum roda itu selip.
Jika terdapat geseran yang cukup antara permukaan roda dengan permukaan jalan, maka tenaga mesin tersebut data dijadikan tenaga traksi yang maksimal.
Rumus: Traksi Kritis = CT x Berat total kendaraan
5. Rimpull
Rimpull adalah besarnya kekuatan tarik yang dapat diberikan oleh mesin atau ban penggerak yang menyentuh permukaan jalur jalan dari suatu kendaraan. Rimpull biasanya dinyatakan dalam satuan kg atau lbs.
Jika Koefisien Traksi (CT) cukup tinggi sehingga roda tidak selip, atau CT mampu menghindari selip, maka besarnya Rimpull maksimum yang dapat diberikan oleh mesin/ ban kendaraan adalah fungsi dari tekaga mesin (dsalam Horse Power) dan verseneling antara mesin dan rodanya.
Jadi: RP = (HP x 375 x Efisiensi mesin)/ (Kecepatan mesin dalam mph)
Keterangan rumus: RP = Rimpull (Kekuatan t arik kendaraan) lbs
HP = Horse Power (Tenaga mesin) HP
375 = Angka konversi Efisiensi mesin = 80 – 85%
Tetapi jika ban kendaraan telah selip, maka besarnya Rimpull dihitung sama dengan tenaga pada roda penggeraknya dikalikan CT .
Jadi saat selip RP = Tenaga Roda Penggerak x CT
6. Percepatan (Acceleration)
Percepatan (Acceleration) adalah waktu yang di[perlukan untuk mempercepat kendaraan dengan memakai kelebihan Rimpull yang tidak digunakan untuk menggerakkan kendaran pada jalur tertentu. Percepatan tak mungkin dihitung secara tepat, tetapi dapat diperkirakan memakai rumus Hukum Mewton.
F = (W x a) G
a = (F x g) W
Keterangan Rumus:
F = Kelebihan Rimpul (lbs)
G = Percepatan karena gaya gravitasi = 32,2 ft/ det2
W = Berat kendaraan beserta isinya (lbs)
a = Percepatan (ft/ det2)
7. Elevasi Letak Proyek.
Elevasi berpengaruh terhadap hasil kerja mesin, karena kerja mesin dipengaruhi oleh tekanan dan t emperatur udara luar. Berdasarkan pengalaman, kenaikan 1000 ft (300 m) pertama dari permukaan laut, tidak akan berpengaruh pada mesin-mesin empat tak; tetapi untuk selanjutnya setiap kenaikan 1000 ft ke dua (dihitung dari permukaan laut) HP rata-rata berkurang sebesar + 3%; sedangkan pada mesin-mesin 2 tak, kemerosotannya berkisar 1%.
8. Efisiensi Operator
Faktor manusia sebagai operator alat sangat sukar ditentukan dengan tepat, sebab selalu berubah-ubah dari waktu ke waktu, bahkan dari jam ke jam, tergantung pada keadaan cuaca, kondisi alat yang dikemudikan, suasana kerja dan lain-lain. Biasanya memberikan perangsang dalam bentuk bonus dapat mempertinggi efisiensi operator alat.
Dalam bekerja seorang operator tak akan dapat bekerja selama 60 menit secara penuh, sebab selalu ada hambatan-hambatan yang tak dapat dihindari seperti Alat Berat.
9. Faktor Pengembangan dan Pemuaian (Swell Factor)
Tanah maupun massa batuan yang ada di alam ini telah dalam kondisi terkonsolidasi dengan baik, artinya bagian-bagian yang kosong atau ruangan yang terisi udara diantara butirannya sangat sedikit; namun demikian jika material tersebut digali dari tempat aslinya, maka terjadilah pengembangan atau pemuaian volume. Tanah asli yang di alam volumenya 1 m3, jika digali volumenya bisa menjadi 1,25%, ini terjadi karena tanah yang digali mengalami pengembangan dan pemuaian dari volume semula akibat ruang antar butiranya yang membesar.
Faktor pengembangan dan pemuaian volume material perlu diketahui, sebab pada waktu penggalian material volume yang diperhitungkan adalah volume dalam kondisi Bank Yard, yaitu volume aslinya seperti di alam. Akan tetapi pada waktu perhitungan penangkutan material, volume yang dipakai adalah volume material setelah digali, jadi material telah mengembang sehingga volumenya bertambah besar.
10. Berat Material
Berat material yang diangkut oleh alat-alat angkut dapat berpengaruh pada:
a. Kecepatan kendaraan dengan HP yang dimiliinya.
b. Membatasi kemampuan kendaraan untuk mengatasi tahanan kemiringan dan tahanan gulir dari jalur jalan yang dilalui.
c. Membatasi volume material yang diangkut.
Oleh sebab itu, berat jenis material harus diperhitungkan pengaruhnya terh adap kapasitas alat muat maupun alat angkat.
1.6 Pengembangan Material
Yang dimaksud dengan pengembangan material adalah perubahan berupa penambahan atau pengurangan volume material (tanah) yang diganggu dan bentuk aslinya. Dari faktor tersebut bentuk material dibagi dalam 3 (tiga) keadaan seperti ditunjukkan pada Gambar 1-1.
Gambar 1-1. Keadaan Material dalam Earth Moving
1. Keadaan Asli (Bank Condition)
Keadaan material yang masih alami dan belum mengalami gangguan teknologi disebut keadaan asli (bank). Dalam keadaan seperti ini butiran-butiran yang dikandungnya masih terkonsolidasi dengan baik. Ukuran tanah demikian biasanya dinyatakan dalam ukuran alam atau bank measure = Bank Cubic Meter (BCM) yang digunakan sebagai dasar perhitungan jumlah pemindahan tanah.
2. Keadaan Gembur (Loose Condition)
Yaitu keadaan material (tanah) setelah diadakan pengerjaan (disturb), tanah demikian misalnya terdapat di depan dozer blade, di atas truck, di dalam bucket dan sebagainya. Material yang tergali dari tempat asalnya, akan mengalami perubahan volume (mengembang). Hal ini disebabkan adanya penambahan rongga udara di antara butiran¬butiran tanah. Dengan demikian volumenya menjadi lebih besar. Ukuran volume tanah dalam keadaan lepas biasanya dinyatakan dalam loose measure = Loose Cubic Meter (LCM) yang besarnya sama dengan BCM + % swell x BCM dimana faktor "swell" ini tergantung dan jenis tanah. Dengan demikian dapat dimengerti bahwa LCM mempunyai nilai yang lebih besar dan BCM.
3. Keadaan Padat (Compact)
Keadaan padat adalah keadaan tanah setelah ditimbun kembali dengan disertai usaha pemadatan. Keadaan ini akan dialami oleh material yang mengalami proses pemadatan (pemampatan). Perubahan volume terjadi karena adanya penyusutan rongga udara di antara partikel-partikel tanah tersebut. Dengan demikian volumenya berkurang, sedangkan beratnya tetap. Volume tanah setelah diadakan pemadatan, mungkin lebih besar atau mungkin jugalebih kecil dari volume dalam keadaan bank, hal ini tergantung dari usaha pamadatan yang dilakukan. Ukuran volume tanah dalam keadaan padat biasanya dinyatakan dalam compact measure = Compact Cubic Meter (CCM).
