BACKHOE DREDGER

Backhoe dredging merupakan kapal dredging dengan modifikasi pemberian ekskavator yang

dipasang pada turntable di bagian salah satu ujung kapal. Kapal disini bukan berarti kapal

sesungguhnya, namun biasanya yang digunakan berupa portable pontoon. Karakteristik dari

backhoe dredging adalah dimana ekskavator harus bisa dipasang dengan aman dan kuat di

pontoon yang bisa meredam beban kejut akibat proses digging. Ekskavator yang digunakan

adalah hydraulic system, sehingga bisa memanjangkan stick dan boom nya ke ukuran

maksimal untuk keefektifan dalam proses dredging.

Pengembangan awal dari backhoe dredging, yaitu dengan melihat kelebihan dari peralatan

ekskavator sendiri, yaitu dapat menggali/ mengeruk lebih dalam, memiliki kekuatan yang

besar, keefektifan dan biaya yang terjangkau untuk pekerjaan besar, dan memiliki

kemampuan cutting force yang cocok untuk jenis tanah tertentu. Backhoe dredging memiliki

anchor khusus yang digunakan untuk menahan ponton saat melakukan dredging dan juga

berfungsi sebagai “kaki” dari ponton untuk bergerak, yaitu 2 front spud pole dan 1 aft spud

pole. Kapasitas maksimum kedalaman dredging adalah sepanjang boom dan stick pada

ekskavator yang digunakan. Secara umum, kapasitas maksimum backhoe dredging adalah

sekitar 25 – 30 meter.

1

Gambar 1. Kapal Backhoe Dredging milik perusahaan dredging, Jan De Nul

Terdapat metode dredging yang serupa dengan metode backhoe dredging ini, yaitu dipper

dredging (front shovel). Backhoe dan dipper dredging memiliki perbedaan yang sedikit yaitu

pada arak gerak pekerjaannya. Backhoe dredger bergerak dari depan menuju ke arah kapal,

sedangkan dipper dredger bergerak dari sisi kapal menuju depan. Dipper dredger biasanya

dilakukan apabila kedalaman tidak dapat ditembus oleh pontoon.

Terdapat 3 bagian utama dari backhoe dredger, yaitu pontoon, hydraulic excavator (termasuk

body, boom, stick dan bucket), dan spud poles dan spud carrier (tilting spud).

Untuk mekanisme cara kerja dari backhoe dredger adalah sebagai berikut:

2

Gambar 2. Perbedaan kapal Backhoe dredger dengan Dipper dredger atau front shovel

Gambar 3. Bagian-bagian dari kapal backhoe dredger

1. Selama pengerukan, pontoon diangkat sebagian keluar dari air, sehingga mampu

membuat penahan yang kuat dengan bantuan spud poles pada pontoon.

2. Turunkan boom dan stick hingga mencapai kedalaman dredging. Isi bucket dengan

sedimen yang akan diambil dengan menggerakan stick dan boom.

3. Setelah bucket terisi, maka boom dan stick diangkat dengan crane, maka bucket

diarahkan ke barge dengan memutar excavator pada turntable nya.

4. Untuk pengerukan selanjutnya, setelah bucket kosong, maka bucket diturunkan

kembali untuk mengambil tanah yang ada. Panjang boom dan stick dipanjangkan

dengan system hidrolis, maka bucket dapat mencapai pada posisi awal untuk

melakukan dredging

5. Untuk efektifitas, barge biasanya berada dekat dengan ekskavator

Secara sederhana dapat dibagi menjadi 5 tahapan pokok cara kerja, yaitu digging, lifting and

swinging, dumping, swinging and lowering, and positioning. Untuk seluruh tahapan biasanya

memerlukan waktu 5 hingga 10 menit.

Untuk

pergerakan kapal backhoe dredger,

3

Gambar 4. Tahapan cara kerja backhoe dredgerGambar 5. Posisi barge yang selalu berdekatan dengan ekskavator

Gambar 6. Tahapan bergerak untuk kondisi spud carriage dan walking spud

terdapat 2 kondisi yaitu pada kondisi spud carriage dan walking spud, dengan rincian

pergerakannya sebagai berikut

Efektivitas dari dredging untuk metode ini adalah terkait dengan sudut putarnya dan jarak

besarnya step pada pontoon untuk bidang selanjutnya. Sudut putar efektif yang dapat

dilakukan oleh ekskavator adalah tidak lebih dari 60o . Putaran ini juga terkait dengan panjang

stick dan boom nya.

Untuk

efektivitas

capaian dari lengan ekskavator, terkait dengan

panjang dari boom dan stick yang digunakan.

Secara umum, panjang capaian mulai dari 10 meter hingga 30 meter. ekskavator memiliki

kekuatan yang berbanding terbalik dengan panjang lengan yang digunakan. Semakin panjang

lengan (boom dan/atau stick) yang digunakan, maka semakin kecil kekuatan dreging yang

dapat dihasilkan. Hal itu dikarenakan besar gaya yang tersalurkan karena kekuatan

terdistribusi untuk menopang lengan ekskavator.

4

Gambar 7. Effective area untuk dredging pada backhoe dredging

Gambar 8. Efektivitas capaian dari ekskavator

Untuk kapasitas bucket, tergantung pada besar volume bucket dimana dapat menampung

tanah hasil pengerukan. Saat ini besar bucket sangat bervariasi, antara 0.5 m3 hingga yang

paling besar 40 m3. Volume juga tergantung dengan model kapasitas sedimen yang dibentuk

di bucket, bisa dibuat menumpuk, rata dengan bucket, ataupun dengan menupuk yang

memiliki kemiringan tertentu (slope tertentu). Apabila tanah yang akan di dredging

merupakan tanah keras ataupun batuan, maka diperlukan bentuk gigi yang khusus. Gigi-gigi

pada bucket dapat dilepas dan diganti sesuai dengan kebutuhannya.

Kemiringan slope tanah yang di angkut oleh bucket terdapat 3 jenis yang di atur dan

diijinkan, yaitu jenis water capacity, SAE capacity, dan CECE capacity. Water capacity

adalah tanah dalam bucket memiliki tumpukan yang rata dengan ukuran bucket. SAE

capacity, tanah menumpuk diatas ukuran bucket dengan slope 1:1, sedangkan pada CECE

capacity slope yang digunakan adalah 1:2.

5

Gambar 9. (kiri) Bentuk bucket untuk kapasitas 25 – 30 m3 (kanan) bentuk gigi untuk tanah batuan

A

Faktor tanah mempengaruhi dalam pengisian bucket, apabila soft clay dan silt mampu

mengisi penuh volume dari bucket. Sedangkan batuan hanya mampu mengisi beberapa

volume dari volume total bucket. Faktor bulking (peningkatan volume) juga berpengaruh

dalam pengambilan dengan menggunakan bucket.

Dalam penggunaan backhoe dredger, faktor penting dalam menentukan kekuatan total dari

ekskavator adalah dengan memperhatikan gaya-gaya yang bekerja pada lengan ekskavator,

salah satunya adalah gaya silinder. Gaya silinder dihitung berdasarkan konsep spesifik energi

atau kemampuan backhoe untuk memotong segala jenis tanah. Gaya potong juga memiliki

gaya normal yang bekerja. Rasio gaya normal dengan gaya potong tergantung dengan tanah

yang akan diambil, untuk jenis tanah clay dan pasir besar nilai Fc/Fn = 10 dan untuk jenis

tanah batuan Fc/Fn = 2, dimana Fc adalah gaya silinder dan Fn adalah gaya normal yang

bekerja pada ekskavator. Besar gaya Fc dapat dihitung dengan persamaan

6

Gambar 10. Berbagai jenis slope yang diijinkan yaitu water capacity (A), SAE capacity (B), dan CECE capacity (C)

C

B

Gambar 11. Faktor tanah pada pengisian bucket

Ketika proses dredging dilakukan, volume tanah yang diangkut untuk jenis tanah soft clay,

silt dan pasir adalah sama dengan kapasitas bucket, sedangkan untuk batuan ada pengaruh

gaya silinder yang bekerja. Kapasitas operasi dari backhoe dredger dapat dihitung dengan

memperhatikan gaya silinder (Fc), kecepatan potong (vc), dan Specific energy of soil (SPE)

dengan persamaan

Dimana Qs adalah kapasitas produksi (m3/s), Vbucket adalah kapasitas bucket (m3), t digging

adalah excavating time (s), d layer adalah ketebalan lapisan tanah yang dikeruk (m), step

adalah jarak langkah (m), dan W bucket adalah lebar dari bucket (m). Kecepatan potong

dihitung berdasarkan rotasi dari bucket atau stick, biasanya antara 20-40 detik.

Backhoe dredger memiliki batasan operasi terkait dengan kondisi yang akan didredging

(kondisi lingkungan) sehingga mampu beroperasi secara optimal. Ada beberapa batasan

operasi, yaitu

a. Maximum water depth to operate = 24 meter

b. Minimum water depth to operate = 2 meter

c. Maximum width of cut = 25 meter

7

Gambar 12. Gaya-gaya yang berkerja pada lengan ekskavator

d. Minimum width of cut = lebar bucket

e. Maximum wave height = 1.5 meter (optimal antara 0.4 – 0.8 meter)

f. Maximum swell height = 1 meter

g. Maximum cross current = 2 knots

h. Maximum compressive strength (intact rock) = 10 MPa

Backhoe dredger dapat digunakan untuk berbagai macam jenis tanah, lokasi, dan kapasitas

produksi. Namun ada beberapa kriteria yang perlu diikuti tergantung pada jenis dredging

yang dilakukan. Terdapat 4 jenis dredging yang biasa dilakukan, yaitu maintenance dredging,

capital dredging, land reclamation and beach replenishment, dan rock pretreatment and

dredging. Keempat jenis dredging itu memliki kriteria batasan tertentu apabila pekerjaan

tersebut dilakukan dengan menggunakan backhoe dredging. Sehingga sebagai owner dapat

memilih metode dredging apa yang efektif untuk melakukan pekerjaan tersebut. Adapun

batasan kriteria yang dapat dilakukan oleh backhoe dredger untuk setiap pekerjaan dredging,

yaitu

a. Maintenance dredging

a. Jenis tanah : semua jenis silt dan pasir

b. Kondisi area : sheltered dan impounded water

c. Area pembuangan : shore and sea

d. Kapasitas dredging : 100.000 – 500.000 m3

e. Kondisi perairan : heavy traffic dan confined working

b. Capital dredging

a. Jenis tanah : semua jenis lanau (silt), pasir dan batuan

b. Kondisi area : sheltered, impounded dan exposed water

c. Area pembuangan : sea

d. Kapasitas dredging : 100.000 – 500.000 m3

e. Kondisi perairan : heavy traffic dan confined working

c. Land reclamation and beach replenishment

a. Jenis tanah : segala jenis pasir (sand), gravel, cobbles, dan weak rock

b. Kondisi area : sheltered dan impounded water

c. Metode pembuangan : direct dumping, transport and pump, dump and pump

d. Kapasitas dredging : > 500.000 m3

e. Kondisi perairan : heavy trafiic dan confined working

d. Rock pretreatment and dredging

8

a. Jenis tanah : very weak, weak, dan pretreated rock

b. Kondisi area : sheltered dan impounded water

c. Lokasi pembuangan : sea

d. Kapasitas dredging : 10.000 – 100.000 m3

e. Kondisi perairan : heavy traffic dan confined working

Melakukan dredging dengan menggunakan backhoe dredger memiliki tingkat akurasi yang

tinggi dengan tolerasi error sebesar 0.25 meter. Peralatan yang digunakan untuk memastikan

tingkat akurasi yang ada menggunakan dredge view 2.0 crane monitoring system (DV2.0 –

CMS) atau menggunakan nonius backhoe.

Setiap metode dredging memiliki kelebihan dan kekurangan. Berikut beberapa kelebihan dan

kekurangan dari backhoe dredger antara lain :

a. Kelebihan (Advantages)

a. Memiliki kemampuan dredging untuk banyak jenis material tanah, sehingga

mampu melakukan untuk segala jenis tanah dan batuan

b. Mampu melakukan dredging di area sempit, terbatas, dan dekat dengan

daratan

c. Hasil dredging presisi dan kontrol kedalaman hasil dredging mudah

d. Tidak memerlukan anchor biasa, sudah menggunakan spud pole

e. Tidak memerlukan banyak crew member

f. Biaya investasi peralatan jauh lebih murah daripada jenis dredging yang lain

g. Tidak perlu peralatan tambahan untuk membuang tanah ke hopper barge

9

Gambar 13. (kiri) menggunakan nonius backhoe (kanan) menggunakan DV2.0 – CMS)

h. Fleksibel, bisa bekerja di area sudut sekalipun

b. Kekurangan (Weakness)

a. Keterbatasan kedalaman dredging karena tergantung dengan panjang boom

dan stick yang digunakan

b. Kestabilan dan titik berat dari pontoon perlu di hitung secara akurat dan

toleransi kemiringannya, karena berat beban berada di ujung pontoon meliputi

beban ekskavator dan beban material dredging saat dredging dilakukan.

c. Keterbatasan operasi akibat faktor alam, yaitu tinggi gelombang dan arus yang

mengakibatkan ketidakoptimalan hasil dredging.

Selain mengenai kekurangan dan kelebihan dari backhoe dredger, terdapat tinjauan aspek

lingkungan mengenai penggunaan backhoe dredger yang berdampak antara lain

a. Terjadi turbulensi pada perairan

b. Menambah konsentrasi suspended material

c. Mengurangi pertumbuhan vegetasi dasar laut

d. Mengurangi penetrasi sinar matahari hingga ke dasar laut

e. Menimbulkan noise, baik noise berupa suara maupun getaran pada area perairan

f. Terjadi pencampuran lapisan tanah, dimana tanah akan bercampur dan vegetasi

ataupun perairan dapat teracuni dengan lapisan yang tercampur itu.

g. Mengurangi kadar DO (dissolved oxygen) dalam air, yang merupakan efek dari

penambahan konsentrasi suspended materials.

h. Larva bawah laut akan mati, sehingga mengancam regenerasi ikan dan hewan

perairan lainnya.

10

Dengan dampak seperti itu, maka diperlukan adanya perhatian khusus yang dilakukan oleh

pihak-pihak terkait sehingga efek dari dredging bisa diminimalisir.

Sehingga dengan seperti itu, dapat ditanggulangi dengan beberapa tahapan perlindungan agar

efek dari pengerukan dengan metode backhoe dredger bisa diminimalisir, antara lain

a. Pemasangan silt screen secara menyeluruh pada area peralatan dredging dan area

dredging, sehingga sedimen terlarut tidak bercampur meluas ke seluruh perairan di

wilayah tersebut.

b. Membatasi atau menutup areal yang dilakukan dredging, bisa ditutup dengan silt

screen atau ditutup dengan menggunakan bahan yang lain

c. Melindungi area yang sensitif yang berada dekat lokasi dredging, sehingga tidak

langsung mendapatkan dampak dari dredging. Perlindungan bisa dilakukan dengan

memasang batas atau penutup pada areal tersebut. Penentuan lokasi tersebut terkait

dengan kondisi lokasinya, rawan terjadi turbulen ataupun rawan terjadi longsor atau

tercampurnya suspended sedimentnya, sehingga perairan disekitarnya menjadi keruh.

d. Dapat melakukan ketiga hal tersebut diatas atau di kombinasikan

11

Gambar 14. Kemungkinan efek yang terjadi pada dredging dengan metode backhoe dredger

Beberapa tindakan preventif tersebut bisa dilakukan untuk menanggulangi efek dari

pekerjaan dredging, sehingga dredging bisa dilakukan, dan lingkungan tidak terdampak parah

terhadap pekerjaan tersebut.

Berikut beberapa gambar mengenai backhoe dredging

12

Gambar 15. Pemasangan silt screen pada areal yang di dredging

Gambar 16. Proses turning dan dumping pada hopper barge

Gambar 17. Bagian dalam dari pontoon backhoe dredger

DAFTAR PUSTAKA

Boskalis Dredging & Marine Expert Netherland (2012). Capability sheet, Backhoe dredger (BHD) Number 1

13

Gambar 18. Posisi kapal dredger dengan kapal hopper barge

Bray, RN, Bates, AD and Land, JM.1996. Dredging,A Handbook for Engineers, 2nd Edition.

Butterworth-Heinemann.

Bray, RN (Editor) 2008. Environmental Aspects of Dredging. IADC/CEDA-Taylor &

Francis.

International Association of Dredging Companies (IADC). 2014 .Facts About Backhoe

Dredgers, Number 3.

Permanent International Association of Navigation congresses.1989.Economic Methods of

Channel Maintenance, Report of working group 14 of the permanent technical committee II,

supplement to bulletin 67.Brussel Belgium : General Secretariat of PIANC.

Vlasblom, Willem (2003). Introduction to Dredging Equipment. CEDA.

Yell, Denis dan John Riddell.1995.The Institution of Civil Engineering, ICE design and practice guide, Dredging.London: Cromwell Press

http://www.theartofdredging.com/postnikyakovlev.htm diakses 6 Desember 2015, jam 9.00

http://noniusgroup.ru/en/products/backhoes/ diakses 5 Desember 2015 jam 20.10

http://www.jandenul.com/en/equipment/fleet/backhoe-dredger diakses 5 Desember 2015 jam 21.00

14

LAMPIRAN

TABEL PANDUAN PEMILIHAN METODE DREDGING UNTUK

BERBAGAI PEKERJAAN DREDGING

15