Breakwater Pemecah Gelombang Lepas Lantai

Sebenarnya breakwater atau pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu pemecah gelombang sambung pantai dan lepas pantai. Tipe pertama banyak digunakan pada perlindungan perairan pelabuhan, sedangkan tipe kedua untuk perlindungan pantai terhadap erosi. Secara umum kondisi perencanaan kedua tipe adalah sama, hanya pada tipe pertama perlu ditinjau karakteristik gelombang di beberapa lokasi di sepanjang pemecah gelombang, seperti halnya pada perencanaan groin dan jetty. Penjelasan lebih rinci mengenai pemecah gelombang sambung pantai lebih cenderung berkaitan dengan palabuhan dan bukan dengan perlindungan pantai terhadap erosi. Selanjutnya dalam tinjauan lebih difokuskan pada pemecah gelombang lepas pantai.

Breakwater atau dalam hal ini pemecah gelombang lepas pantai adalah bangunan yang dibuat sejajar pantai dan berada pada jarak tertentu dari garis pantai. Pemecah gelombang dibangun sebagai salah satu bentuk perlindungan pantai terhadap erosi dengan menghancurkan energi gelombang sebelum sampai ke pantai, sehingga terjadi endapan dibelakang bangunan. Endapan ini dapat menghalangi transport sedimen sepanjang pantai.

Seperti disebutkan diatas bahwa pemecah gelombang lepas pantai dibuat sejajar pantai dan berada pada jarak tertentu dari garis pantai, maka tergantung pada panjang pantai yang dilindungi, pemecah gelombang lepas pantai dapat dibuat dari satu pemecah gelombang atau suatu seri bangunan yang terdiri dari beberapa ruas pemecah gelombang yang dipisahkan oleh celah.

Fungsi

Bangunan ini berfungsi untuk melindungi pantai yang terletak dibelakangnya dari serangan gelombang yang dapat mengakibatkan erosi pada pantai. Perlindungan oleh pemecahan gelombang lepas pantai terjadi karena berkurangnya energi gelombang yang sampai di perairan di belakang bangunan. Karena pemecah gelombang ini dibuat terpisah ke arah lepas pantai, tetapi masih di dalam zona gelombang pecah (breaking zone). Maka bagian sisi luar pemecah gelombang memberikan perlindungan dengan meredam energi gelombang sehingga gelombang dan arus di belakangnya dapat dikurangi.

Gelombang yang menjalar mengenai suatu bangunan peredam gelombang sebagian energinya akan dipantulkan (refleksi), sebagian diteruskan (transmisi) dan sebagian dihancurkan (dissipasi) melalui pecahnya gelombang, kekentalan fluida, gesekan dasar dan lain-lainnya. Pembagian besarnya energi gelombang yang dipantulkan, dihancurkan dan diteruskan tergantung karakteristik gelombang datang (periode, tinggi, kedalaman air), tipe bangunan peredam gelombang (permukaan halus dan kasar, lulus air dan tidak lulus air) dan geometrik bangunan peredam (kemiringan, elevasi, dan puncak bangunan)

Berkurangnya energi gelombang di daerah terlindung akan mengurangi pengiriman sedimen di daerah tersebut. Maka pengiriman sedimen sepanjang pantai yang berasal dari daerah di sekitarnya akan diendapkan dibelakang bangunan. Pantai di belakang struktur akan stabil dengan terbentuknya endapan sediment tersebut.

Material

Untuk material yang digunakan tergantung dari tipe bangunan itu sendiri. Seperti halnya bangunan pantai kebanyakan, pemecah gelombang lepas pantai dilihat dari bentuk strukturnya bisa dibedakan menjadi dua tipe yaitu: sisi tegak dan sisi miring.

Untuk tipe sisi tegak pemecah gelombang bisa dibuat dari material-material seperti pasangan batu, sel turap baja yang didalamnya di isi tanah atau batu, tumpukan buis beton, dinding turap baja atau beton, kaison beton dan lain sebagainya.

Berbagai jenis breakwater sisi tegak

Dari beberapa jenis tersebut, kaison beton merupakan material yang paling umum di jumpai pada konstruksi bangunan pantai sisi tegak. Kaison beton pada pemecah gelombang lepas pantai adalah konstruksi berbentuk kotak dari beton bertulang yang didalamnya diisi pasir atau batu. Pada pemecah gelombang sisi tegak kaison beton diletakkan diatas tumpukan batu yang berfungsi sebagai fondasi. Untuk menanggulangi gerusan pada pondasi maka dibuat perlindungan kaki yang terbuat dari batu atau blok beton :

Sementara untuk tipe bangunan sisi miring, pemecah gelombang lepas pantai bisa dibuat dari beberapa lapisan material yang di tumpuk dan di bentuk sedemikian rupa (pada umumnya apabila dilihat potongan melintangnya membentuk trapesium) sehingga terlihat seperti sebuah gundukan besar batu, Dengan lapisan terluar dari material dengan ukuran butiran sangat besar.

Breakwater sisi miring

Dari gambar dapat kita lihat bahwa konstruksi terdiri dari beberapa lapisan yaitu:

1. Inti(core) pada umumnya terdiri dari agregat galian kasar, tanpa partikel-partikel halus dari debu dan pasir.
2. Lapisan bawah pertama(under layer) disebut juga lapisan penyaring (filter layer) yang melindungi bagian inti(core)terhadap penghanyutan material, biasanya terdiri dari potongan-potongan tunggal batu dengan berat bervariasi dari 500 kg sampai dengan 1 ton.
3. Lapisan pelindung utama (main armor layer) sepertinamanya, merupakan pertahanan utama dari pemecah gelombang terhadap serangan gelombang pada lapisan inilah biasanya batu-batuan ukuran besar dengan berat antara 1-3 ton atau bisa juga menggunakan batu buatan dari beton dengan bentuk khusus dan ukuran yang sangat besar seperti tetrapod, quadripod, dolos, tribar, xbloc accropode dan lain-lain

Secara umum, batu buatan dibuat dari beton tidak bertulang konvensional kecuali beberapa unit dengan banyak lubang yang menggunakan perkuatan serat baja. Untuk unit-unit yang lebih kecil, seperti Dolos dengan rasio keliling kecil, berbagai tipe dari beton berkekuatan tinggi dan beton bertulang (tulangan konvensional, prategang, fiber, besi, profil-profil baja) telah dipertimbangkan sebagai solusi untuk meningkatkan kekuatan struktur unit-unit batu buatan ini. Tetapi solusi-solusi ini secara umum kurang hemat biaya, dan jarang digunakan.

Beberapa macam material batu buatan

Seiring perkembangan jaman dalam konstruksi pemecah gelombang lepas pantai juga mengalami perkembangan. Belakangan juga dikenal konstruksi pemecah gelombang komposit. Yaitu dengan menggabungkan bangunan sisi tegak dan bangunan sisi miring. Dalam penggunaan matrial pun dikombinasikan misalnya antara kaison beton dengan batu-batuan sebagai pondasinya.

Metode Pelaksanaan Konstruksi

Ada berbagai macam metode dalam pelaksanaan pembangunan konstruksi pemecah gelombang lepas pantai baik itu sisi tegak maupun sisi miring. Untuk sis tegak ada sebuah metode pelaksanaan yang cukup unik pada sebuah konstruksi pemecah gelombang kaison. Metode ini agak berbeda dan sempat mejadi pertentangan pada saat ditemukan.

Adapun gambaran umum metode pelaksanannya adalah sebagai berikut:

• Kaison yang terbuat dari beton pracetak diletakan dipermukaan air dengan bagian dasarnya yang terbuka menghadap ke bawah. Dengan mengatur tekanan udara didalam kaison, maka tingkat pengapungannya dapat dikendalikan untuk memastikan stabilitas dan mengatur aliran udaranya selama pemindahan ke lokasi pemasangannya.

Ilustrasi kaison yang diapungkan dengan mengontrol tekanan udara

• Adapun untuk proses pemindahan kaison kelokasi pemasangan bisa dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya dengan didorong menggunakan sebuah tugboat.

Ilustrasi pemindahan kaison dengan cara didorong tugboat

• Pada saat sudah berada dilokasi pemasangan, udara didalam kaison dikeluarkan dan kaison ditenggelamkan ke dasar laut dengan mengandalkan beratnya sendiri. Kemudian setelah kaison ditenggelamkan dan berada pada posisi yang telah direncanakan, maka kaison diisi dengan material pengisi untuk meningkatkan kekuatan strukturnya.
• Karena kaison tebuka dibagian dasarnya maka bagian ujungnya hanya mempunyai luasan permukaan yang sangat kecil jika dibandingkan dengan area yang dicakup oleh kaison itu sendiri. Luas permukaan ujung yang kecil ini digabungkan dengan berat kaison yang besar mengakibatkan kaison lebih mudah ditenggelamkan hinga menancap ke dasar laut dengan dengan kedalaman yang cukup. Ini untuk memastikan kaison dapat menahan pergerakan horisontal dari struktur setelah dipasang. Disamping itu juga dimaksudkan agar material dasar laut yang berada dalam cakupan kaison dapat dijadikan sebagai bahan pengisi kaison itu sendiri sebagai salah satu solusi menghemat pemakaian material pengisi.
• Sedangkan jika tanah di dasar laut terlalu lunak untuk mendukung kaison selama pengisian dan setelah dinding-dinding vertikal menembus dasar laut sampai kedalaman yang diinginkan, penurunan selanjutnya dapat dicegah dengan memelihara udara bertekanan yang ada di dalam kaison.
• Kaison itu kemudian diisi dengan cara memompa masuk material kerukan melalui suatu lubang masuk. Ketika material kerukan seperti lumpur dan/atau pasir dipompa masuk kedalam kaison, udara bertekanan yang tersisa dalam kaison itu dikurangi seperti yang dilakukan pada air yang mengisi kaison, sehingga struktur itu berada dibawah dukungan hidrolik sementara.
• Pada akhirnya setelah kaison itu cukup diisi dengan material padat, maka lubang-lubang udara dan hidrolik ditutup dengan beton atau material lain.

Ilustrasi kaison yang sudah berada pada lokasi pemasangan dan diisi dengan material pengisi

Sedangkan untuk tipe bangunan sisi miring metode pelaksanaannya tidak jauh berbeda dengan bangunan pelindung pantai lainya seperti groin dan jeti yang juga menggunakan konstruksi sisi miring. Yang membedakan hanya cara pemindahan material dan alat-alat beratnya saja. Karena pemecah gelombang lepas pantai dibuat sejajar pantai dan berada pada jarak tertentu dari garis pantai maka untuk pemidahan material dan alat berat ke lokasi pemasangan menggunakan alat transportasi air misalnya kapal atau tongkang pengangkut material. Adapun metode pelaksanaannya dapat dipilah per lapisan sebagai berikut:

• Untuk lapisan inti (core) material ditumpahkan ke dalam laut menggunakan dump truk. untuk memudahkan penimbunan material oleh truk, bagian inti(core) idealnya mempunyai lebar antara 4-5 meter pada bagian puncak dan kira-kira 0,5 meter di atas level menengah permukaan laut, ketika ada suatu daerah pasang surut yang besar, sebaiknya berada diatas level tertinggi air pasang.

Pengurugan lapisan inti dengan dump truk

• Lapisan bawah pertama(under layer) yang terdiri dari potongan-potongan tunggal batu. Penempatan batu-batu lapisan ini dapat dilakukan menggunakan ekskavator hidrolis, selain itu juga bisa dengan menggunakan sebuah mobile crane normal jika tersedia ruang yang cukup untuk landasannya. Jangan pernah menggunakan crane dengan ban karet pada lokasi yang tidak rata tanpa landasan yang cukup luas. Ekskavator harus menempatkan batuan yang lebih berat secepat mungkin sehingga bagian inti(core) tidak mengalami hempasan ombak. Jika suatu ombak badai mengenai lokasi dimana terlalu banyak bagian inti(core) yang mengalaminya, maka ada suatu bahaya yang serius pada bagian inti(core) yaitu penggerusan material. Gambar 9 menunjukkan susunan lapisan bawah. Dalam hal ini kemiringan lerengnya adalah 2,5/1 dan jarak H, adalah ketinggian dari puncak lapisan bawah ke dasar laut. Suatu tiang dari kayu harus ditempatkan pada bagian atas inti (core) dan disemen untuk meperkokohnya. Pada jarak sama dengan 2,5 x H, sebuah batu ladung yang berat dengan sebuah pelampung penanda harus ditempatkan di dasar laut. Sebuah senar nilon berwarna terang akan direntangkan dari batu ladung ke ketinggian yang diperlukan (H) pada tiang. Prosedur ini harus diulangi setiap 5 m untuk membantu operator crane atau ekskavator untuk menempatkan puncak lapisan di tingkatan yang benar. Seorang perenang dapat memastikan bahwa masing-masing batu batuan yang terpisah ditempatkan di dalam profil yang dibatasi oleh senar nilon.

Penempatan batuan lapisan bawah menggunakan ekskavator

• Lapisan pelindung utama (main armor layer). Dalam pelaksanaan penempatan batu maupun batu bauatan dapat menggunakan crawler crane (crane penggerak roda kelabang) atau tracked crane (crane dengan rel). Crane jenis tersebut adalah alat berat yang paling cocok untuk pekerjaan menempatkan batuan berukuran besar. Batu-batu yang besar harus diangkat satu demi satu menggunakan sling atau pencengkram dan harus ditempatkan didalam air dengan pengawasan dari seorang penyelam. Ia harus ditempatkan satu demi satu berdasar urutannya untuk memastikan ia saling berkesinambungan. Hal ini untuk meyakinkan bahwa ombak tidak bisa menarik satu batu ke luar, yang menyebabkan batu-batu pada bagian atas longsor, menerobos lapisan pelindung dan mengakibatkan terbukanya bagian bawah yang batuannya lebih kecil.

Ilustrasi penempatan batu lapisan pelindung utama menggunakan crane

• Untuk memastikan bahwa batu-batu ditempatkan dengan baik, penyelam tadi perlu mengarahkan operator crane setiap kali suatu batu ditempatkan sampai lapisan pelindung ini menerobos permukaan air. Sama seperti lapisan bawah, diperlukan dua lapisan pelindung untuk menyelesaikan lapisan pelindung utama. Profil kemiringan dapat diatur pada interval tetap 5 m menggunakan prosedur yang sama.

Dampak Lingkungan

Seperti dijelaskan pada bagian sebelumnya bahwa berkurangnya energi gelombang di daerah terlindung oleh pemecah gelombang akan mengurangi pengiriman sedimen di daerah tersebut. Maka pengiriman sedimen sepanjang pantai yang berasal dari daerah di sekitarnya akan diendapkan dibelakang bangunan. Pengendapan tersebut menyebabkan terbentuknya cuspate. Apabila bangunan ini cukup panjang terhadap jaraknya dari garis pantai, maka akan terbentuk tombolo.

Sedangkan pengaruh pemecah gelombang lepas pantai terhadap perubahan bentuk garis pantai dapat dijelaskan sebagai berikut. Apabila garis puncak gelombang pecah sejajar dengan garis pantai asli, terjadi difraksi di daerah terlindung di belakang bangunan, di mana garis puncak gelombang membelok dan berbentuk busur lingkaran. Perambatan gelombang yang terdifraksi tersebut disertai dengan angkutan sedimen menuju ke daerah terlindung dan diendapkan di perairan di belakang bangunan. Pengendapan sedimen tersebut menyebabkan terbentuknya cuspate dibelakang bangunan.

Proses tersebut akan berlanjut sampai garis pantai yang terjadi sejajar dengan garis puncak gelombang yang terdifraksi. Pada keadaan tersebut transport sedimen sepanjang pantai menjadi nol. Seperti terlihat pada gambar 1-14, dimana arah gelombang dominan hampir tegak lurus garis pantai asli, garis puncak gelombang dari sisi kiri dan kanan pemecah berpotongan di titik A. Puncak cuspate akan terjadi pada titik A. Dengan demikian pembentukan tombolo tergantung pada panjang pemecah gelombang lepas pantai dan jarak antara bangunan dengan garis pantai. Biasanya tombolo tidak terbentuk apabila panjang pemecah gelombang lebih kecil dari jaraknya terhadap garis pantai. Jika bangunan menjadi lebih panjang dari pada jaraknya terhadap garis pantai maka kemungkinan terjadinya tombolo semakin tinggi.

Apabila gelombang datang membentuk sudut dengan garis pantai maka laju transport sedimen sepanjang pantai akan berkurang, yang menyebabkan pengendapan sedimen dan terbentuknya cuspate. Pengendapan berlanjut sehingga pembentukan cuspate terus berkembang hingga akhirnya terbentuk tombolo. Tombolo yang terbentuk akan merintangi/menangkap transport sedimen sepanjang pantai. Sehingga suplai sedimen kedaerah hilir terhenti yang dapat berakibat terjadinya erosi pantai di hilir bangunan.

Pemecah gelombang lepas pantai dapat direncanakan sedemikian sehingga terjadi limpasan gelombang yang dapat membantu mencegah terbentuknyatombolo. Manfaat lain dari cara ini adalah membuat garis pantai daricuspate menjadi lebih rata dan menyebar ke arah samping sepanjang pantai.

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/pelabuhan/breakwater-pemecah-gelombang-lepas-lantai