Dopuszczalne poziomy hałasu w środowisku oraz sposoby ich pomiaru są dość szczegółowo opisane w wymienionych aktach prawnych – patrz I cz. Przedstawione wymogi, a także grożące z tytułu ich nieprzestrzegania kary wymuszają ochronę przed nadmiernymi poziomami hałasu.
Rodzaje stosowanych osłon przeciwhałasowych
Dopuszczalne poziomy hałasu w środowisku oraz sposoby ich pomiaru są dość szczegółowo opisane w wymienionych aktach prawnych – patrz I cz. Przedstawione wymogi, a także grożące z tytułu ich nieprzestrzegania kary wymuszają ochronę przed nadmiernymi poziomami hałasu. W tym celu stosuje się osłony przeciwdźwiękowe. Osłony przeciwdźwiękowe mają za zadanie obniżenie poziomu hałasu do określonych wartości dopuszczalnych przez odbicie fali dźwiękowej lub przez jej pochłanianie, czyli wytłumienie fali dźwiękowej wewnątrz ekranu. Wybór konkretnego rozwiązania osłony jest uzależniony m.in. od:
? natężenia ruchu drogowego, struktury rodzajowej i średniej prędkości poruszających się pojazdów;
? rodzaju nawierzchni drogi;
? ilości i topografii terenu dostępnego pod budowę osłony;
? odległości od terenów chronionych;
? wizji architektonicznej projektanta.
Dobór osłon o właściwej skuteczności redukcji hałasu jest skomplikowanym zadaniem projektowym głównie ze względu na dużą liczbę czynników, które należy uwzględnić, np. ukształtowanie terenu mające wpływ na dyfrakcję fal dźwiękowych odbitych od powierzchni skarp i budowli oraz innych przeszkód, absorpcję atmosferyczną, zmianę położenia miejsca źródła oraz rodzaju hałasu. Każdy z rodzajów osłon ma inną skuteczność i zakres działania, co również wpływa na wybór ostatecznej formy rozwiązania. Przy planowaniu budowy ekranów akustycznych należy także uwzględnić wzrost natężenia ruchu na danym odcinku drogi, tak aby zastosowane rozwiązanie spełniało swoją funkcję również w przyszłości. Stosowane ekrany akustyczne powinny ponadto mieć certyfikaty o spełnianiu norm [9, 10] dotyczących ich izolacyjności oraz pochłanialności. Bez dokumentów potwierdzających spełnianie odpowiednich norm dotyczących wymogów bezpieczeństwa [11, 12] nie należy stosować żadnych ekranów akustycznych. Podstawowy podział osłon przeciwdźwiękowych w zależności od rodzaju użytych materiałów wyróżnia trzy rodzaje stosowanych zabezpieczeń.
Rys. 1 Ekran z wypełnieniem panelami betonowymi. Schematyczny przekrój i przykładowe zastosowanie
Pasy zieleni
Ten rodzaj redukcji hałasu należy do najbardziej estetycznych rozwiązań, lecz również do najmniej skutecznych. Mała efektywność ekranowania przez pasy zieleni wynika z dużej przepuszczalności dźwięku. Rośliny w stanie ulistnionym tłumią hałas w zakresie 0,05–0,5 dB na 1 m szerokości przegrody, w stanie bezlistnym zaś te wartości są jeszcze niższe (0,01–0,2 dB). Najlepsze warunki izolacyjności zapewniają drzewa iglaste oraz żywopłoty. Istotnym czynnikiem przy planowaniu wykorzystania pasów zieleni jest stosunkowo długi okres potrzebny do osiągnięcia wymaganej wysokości roślin oraz wysoka wrażliwość poszczególnych rodzajów roślin na zanieczyszczenia wytwarzane przez ruch samochodowy. Natomiast zaletą pasów zieleni jest fakt, iż pełnią one jednocześnie funkcję filtra chroniącego przed niektórymi zanieczyszczeniami powietrznymi oraz pyłem pochodzącym z dróg. Podobnie jak wały ziemne dla skutecznego działania wymagają stosunkowo dużej powierzchni i najczęściej są planowane na etapie powstawania ciągów komunikacyjnych [13].
Rys. 2 Ekran z wypełnieniem panelami typu zielona ściana odmiany stalowej. Schematyczny przekrój oraz przykładowe zastosowanie
Sztuczne lub naturalne formy terenowe, np. wały ziemne
Wały ziemne to jeden z najskuteczniejszych sposobów ochrony przed hałasem. Faktyczna skuteczność ekranów przeciwhałasowych nigdy nie przekracza kilkunastu decybeli, podczas gdy wały ziemne, w zależności od położenia względem odbiorcy, mogą redukować hałas nawet o 25 dB. Koszt budowy i utrzymania takiej konstrukcji jest stosunkowo niski, zwłaszcza jeżeli powstaje na etapie budowy drogi, co rozwiązuje problem transportu ziemi – podstawowego materiału służącego do budowy. Jednak wymagana relatywnie duża powierzchnia podstawy wału ziemnego to podstawowy czynnik ograniczający możliwość jego stosowania – z tego powodu wały ziemne są budowane przede wszystkim na terenach zamiejskich lub obszarach chronionych [13].
Fot. Przykładowe zastosowanie ekranu PVC
Ekrany przeciwhałasowe
Podstawowym i najpopularniejszym środkiem walki z hałasem komunikacyjnym są ekrany przeciwhałasowe – czyli specjalne obiekty liniowe wykonane z materiałów naturalnych lub sztucznych. Obecnie na rynku występuje bardzo szeroki wybór tego typu rozwiązań dostosowanych do wymagań zarządców dróg i środowiska naturalnego, co zostało omówione np. w pracach IBDiM [8].
Wypełnienie ekranu przeciwhałasowego
Wypełnienie ekranu to najważniejsza część konstrukcji ekranu przeciwhałasowego, decydująca o właściwościach akustycznych planowanej konstrukcji. Na rynku występuje kilka podstawowych rodzajów wypełnień, różniących się zarówno pod względem rodzaju i właściwości wykorzystanego materiału, jak również pod względem wymaganych nakładów finansowych.
Panele betonowe
Betonowe panele akustyczne stanowią jedno z najstarszych z rozwiązań oferowanych do ochrony przed hałasem komunikacyjnym. Panele betonowe są zbudowane przeważnie jako nośna płyta żelbetowa, do której są mocowane płyty o właściwościach przeciwdźwiękowych, np. z trocinobetonu lub keramzytobetonu. Główne zalety tego typu wypełnienia to bardzo dobre właściwości izolacyjne z nieco słabszymi właściwościami pochłaniającymi uzależnionymi od zastosowanego materiału. Panele betonowe są bardzo trwałe i odporne na działanie warunków atmosferycznych. Największym ograniczeniem w stosowaniu betonowych ekranów przeciwhałasowych jest ich stosunkowo wysoka cena, wyższa niż koszt konkurencyjnych rozwiązań.
Rys. 3 Ekran z wypełnieniem z płyt przezroczystych. Przykładowe zastosowanie i schematyczny przekrój
Panele typu zielona ściana
Wyróżniamy dwa podstawowe typy tego rozwiązania: odmianę stalową i drewnianą. Wersja stalowa jest w Polsce bardzo popularna i stosowana przede wszystkim na terenach miejskich. Tego typu ekran jest zbudowany z ramy z kątowników oraz siatki z prętów zbrojeniowych wypełnionych wewnątrz materiałami o dobrych właściwościach akustycznych. W zależności od żądanych parametrów akustycznych można stosować wypełnienia o różnej grubości.
Panele typu zielona ściana w wersji drewnianej są zbudowane z ramy drewnianej z jednej strony obitej deskami, a z drugiej listwami z panelem wypełnionym materiałem o właściwościach akustycznych. Zielone ściany w odmianie drewnianej mają porównywalne właściwości akustyczne do wersji stalowej. Zaletą wykorzystania drewna jest niewątpliwie bardziej estetyczny wygląd, ale wiąże się to także ze wzrostem kosztów. Drewniana konstrukcja generuje także dodatkowe wydatki na utrzymanie obiektu – średnio co pięć lat należy ją pokrywać specjalną warstwą ochronną zapobiegającą korozji drewna.
Zielona ściana jest jedną z najczęściej budowanych osłon przeciwhałasowych, lecz niepozbawioną mankamentów. Ten typ ekranu z założenia powinien samoistnie porastać roślinnością pnącą, która dodatkowo poprawia właściwości akustyczne i estetyczne konstrukcji. Z dotychczasowych doświadczeń stosowania tego rozwiązania w Polsce można jednak stwierdzić, że jest to trudno osiągalne w polskich warunkach klimatycznych i drogowych. W Polsce prawidłowy rozrost pnączy na ekranach jest blokowany przez:
? Warunki klimatyczne – panujące w Polsce warunki klimatyczne nie sprzyjają wzrostowi roślinności na zielonych ścianach. W zimie rośliny muszą przetrwać kilkunastostopniowe i długotrwałe mrozy; w lecie, z powodu nagrzewania się konstrukcji, temperatury sięgające 60oC przyczyniają się do usychania roślin.
? Zimowe utrzymanie dróg – związki chemiczne używane do zimowego utrzymania przejezdności dróg (chlorek wapnia, chlorek sodu) przez kilka miesięcy każdego roku przedostają się także na pobocza, gdzie w bardzo szybki i skuteczny sposób degradują glebę, uniemożliwiając naturalny wzrost roślinności.
Wypełnienie kasetowe
Kasety są to elementy w postaci skrzynek wykonanych z profilowanych blach połączonych i zamkniętych z boku blachami lub elementami z PVC wraz z wypełnieniem materiałem o właściwościach przeciwdźwiękowych. W zależności od zastosowanego materiału można wyróżnić:
Kasety aluminiowe
Bardzo popularny typ ekranów przeciwhałasowych stosowanych w Polsce. Wypełnieniem są bardzo zbliżone do paneli typu zielona ściana, jednak w tym rozwiązaniu wełna mineralna jest dodatkowo obudowana warstwą perforowanego aluminium. Mają stosunkowo dobre właściwości akustyczne, a w zależności od potrzeb stosuje się zarówno panele pochłaniające, jak i odbijające. Obudowa z aluminium może być wyprodukowana w praktycznie dowolnej kolorystyce, co także jest dużą zaletą pod względem estetyki. Kasety perforowane o dużych otworach umożliwiają obrastanie konstrukcji pnączami roślinnymi.
Kasety stalowe
Kasety stalowe od aluminiowych różnią się jedynie rodzajem zastosowanego materiału. Pomimo że koszty zakupu paneli stalowych są dużo niższe niż innych typów wypełnień, w Polsce odchodzi się od ich stosowania, ponieważ nie sprawdziły się w polskich warunkach klimatycznych, wykazując dużą podatność na korozję. Wynika to przede wszystkim z braku skutecznego zabezpieczenia antykorozyjnego cienkich blach stalowych przed działaniem środków zimowego utrzymania dróg.
Kasety PVC
Kasety te są wykonane w postaci tłoczonych kształtek z polichlorku winylu zwanego PVC lub PCW. Zaletą kaset PVC są dobre właściwości akustyczne oraz wysoka estetyka konstrukcji. Dzięki swoim właściwościom panele PVC mogą być produkowane w dużo bardziej nasyconych kolorach niż konkurencyjne rozwiązania. Są bardzo szybkie i łatwe w montażu oraz dzięki zamocowaniu specjalnych siatek przystosowane do porastania roślinnością pnącą. Do wad tego rozwiązania należą wyższa cena oraz możliwość zmiany właściwości mechanicznych pod wpływem działania promieni słonecznych.
Wypełnienie płytowe
Wypełnienie z płyt to najczęściej stosowana forma w celu uzyskania przezroczystego ekranu przeciwhałasowego, jednak stosuje się także nieprzezroczyste panele. Polskie Normy prawne dotyczące ochron przeciwhałasowych rozpatrują dwa aspekty przezroczystości ekranu przeciwhałasowego. Przezroczystość statyczną związaną z ochroną środowiska przed hałasem oraz przezroczystość dynamiczną związaną z komfortem użytkowników dróg. Przezroczystość statyczna jest istotna ze względów estetycznych, gdyż wpływa na obszar widzenia, natomiast przezroczystość dynamiczna poprawia bezpieczeństwo ruchu na drogach, czyli nie ogranicza widoczności kierowcom. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje płyt:
? Płyty z polimetakrylanu metylu
Najczęściej wykorzystywany materiał do konstrukcji przezroczystych (zwany potocznie akrylem) może być stosowany w formie płyt akrylowych zbrojonych lub niezbrojonych. Płyty zbrojone ze względów bezpieczeństwa są montowane na obiektach inżynierskich. Płyty cechują się wysokim współczynnikiem przepuszczalności światła oraz bardzo dobrymi właściwościami izolacyjnymi przy, niestety, jednoczesnym braku pochłaniania hałasu. Najdroższe z istniejących rozwiązań na rynku.
? Płyty ze szkła naturalnego hartowanego
Kolejnym przezroczystym materiałem stosowanym do wypełniania ekranów akustycznych jest szkło hartowane. W zależności od zapotrzebowania może być także klejone z kilku warstw, co poprawia jego właściwości akustyczne i zwiększa wytrzymałość, natomiast wiąże się ze wzrostem ceny.
? Płyty z poliwęglanu (PC – policarbon)
Alternatywnym wypełnieniem dla wymienionych rozwiązań są płyty poliwęglanowe. Dzięki właściwościom konstrukcyjnym nie wymagają stosowania zbrojenia, co korzystnie wpływa na ich cenę. Mankamentem poliwęglanów jest mniejsza odporność materiału na promieniowanie UV oraz ze względu na małą sztywność stosowanie mniejszych formatów niż w innych płytach.
Ekrany o konstrukcji samonośnej
Ekrany o konstrukcji samonośnej są zbudowane z elementów drobnowymiarowych, np. gazonów lub pustaków przeciwdźwiękowych wykonywanych przeważnie z różnych rodzajów betonu. Główne zalety tego typu ekranów to bardzo dobre właściwości izolacyjne z nieco słabszymi właściwościami pochłaniającymi uzależnionymi od zastosowanego materiału oraz możliwość posadowienia na fundamentach bezpośrednich, a także większa dowolność w formowaniu różnych kształtów. Są one bardzo trwałe i odporne na działanie warunków atmosferycznych. Największą wadą jest pracochłonny sposób montażu wymagający między innymi ręcznego układania wszystkich elementów konstrukcji oraz wymagana duża powierzchnia działki do postawienia takiej konstrukcji.
Utrzymanie i eksploatacja ekranów przeciwhałasowych
Koszty wybudowania ekranów przeciwhałasowych nie mogą być traktowane jako jednorazowy wydatek trwale rozwiązujący problem hałasu komunikacyjnego. Po wybudowaniu osłon na zarządcę drogi spada obowiązek konserwacji i bieżącego utrzymania ekranów. Teoretycznie, w zależności od zastosowanego rozwiązania, żywotność ekranu wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu lat. W praktyce jednak producenci i wykonawcy osłon przeciwhałasowych dają zazwyczaj pięcioletnią gwarancję na trwałość konstrukcji, a spotyka się nawet przyjmowanie ekranów przeciwhałasowych z zaledwie rocznym okresem gwarancyjnym. Każde ze stosowanych wypełnień ma swoje mocne i słabsze punkty, które należy rozważyć przy podejmowaniu decyzji o ostatecznej formie osłony przeciw-dźwiękowej. Największym zagrożeniem dla współcześnie stosowanych ekranów akustycznych jest korozja. Wynika to w dużej mierze z faktu, że do tej pory w Polsce nie obowiązują żadne szczegółowe zalecenia dotyczące zabezpieczania antykorozyjnego ekranów akustycznych, do ich zabezpieczeń stosuje się jedynie ogólne wytyczne [14]. Do najczęściej występujących wad zabezpieczeń antykorozyjnych zalicza się delaminację, czyli rozwarstwienie zabezpieczeń antykorozyjnych, nakładanie zbyt cienkich powłok malarskich zabezpieczających przed korozją oraz niedokładne pokrycie środkiem zabezpieczającym wszystkich elementów ekranu akustycznego czy zastosowanie niewłaściwych materiałów [15].
Bieżące utrzymanie ekranów przeciwhałasowych, oprócz wydatków na niezbędne naprawy, polega głównie na ich myciu. Dotyczy to przede wszystkim kaset aluminiowych, z PVC oraz wypełnień przezroczystych. W zależności od potrzeb czyszczenie ekranów polega na myciu zabrudzeń komunikacyjnych i usuwaniu graffiti. Zabrudzenia komunikacyjne są dość łatwo zmywalne przy użyciu myjki wysokociśnieniowej oraz odpowiednich środków czyszczących. Bardziej pracochłonną i jednocześnie kosztowną usługą jest usuwanie graffiti. Łatwiejsze i tańsze zmywanie graffiti osiągniemy dzięki pokryciu paneli specjalną warstwą ochronną, jednak wiąże się to z dodatkowymi kosztami na etapie budowy. Ponadto taka warstwa wymaga ponownego nałożenia po kilku wykonanych myciach.
Podsumowanie
Według dostępnych badań ruch samochodów jest odpowiedzialny za 90% społecznych kosztów hałasu spowodowanego przez transport [1]. Dążenie do szybkiej realizacji inwestycji drogowych powoduje, że do walki z hałasem nie przykłada się należytej wagi. Efektem tego są setki kilometrów nie zawsze dobrze zaprojektowanych czy dobranych ekranów akustycznych, na które wydawane są ogromne środki. Dodatkowo w przyszłości te osłony przeciwdźwiękowe trzeba będzie utrzymywać i konserwować, co także wiąże się z wysokimi, stałymi kosztami. Dlatego niezwykle ważny jest staranny dobór ekranu już na etapie planowania budowy dróg. Właściwy dobór rodzaju ekranu pozwoli na maksymalnie efektywną redukcję hałasu i minimalizację kosztów utrzymania stosowanych osłon w przyszłości. Aby to osiągnąć, zarządcy dróg na każdym szczeblu powinni priorytetowo podchodzić do walki z hałasem komunikacyjnym i systemowo doprowadzać do jego redukcji.
mgr Jakub Zawieska
Zakład Ekonomiki IBDiM
Zdjęcia: Archiwum GDDKiA
Bibliografia
1. L.C De Boer, A. Schroten, Traffic noise reduction in Europe. Health effects, social costs and technical and policy options to reduce road and rail traffic noise, Delft 2007.
2. WHITE PAPER Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system SEC(2011) 359 final, Brussels 28.03.2011.
3. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku (Dz.U. z 2007 r. Nr 120, poz. 826).
4. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska (Dz.U. Nr 62, poz. 627 z późn. zm.).
5. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 29 września 2001 r. w sprawie wysokości jednostkowych stawek kar za przekroczenie dopuszczalnego poziomu hałasu (Dz.U. Nr 120, poz. 1285).
6. Obwieszczenie Ministra Środowiska z dnia 16 września 2011 r. w sprawie stawek kar za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków do wód lub do ziemi oraz za przekroczenie dopuszczalnego poziomu hałasu na rok 2012.
7. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 25 kwietnia 2008 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących rejestru zawierającego informacje o stanie akustycznym środowiska (Dz.U. z 2008 r. Nr 82, poz. 500).
8. Dyrektywa 2002/49/WE z dnia 25 czerwca 2002 r. odnosząca się do oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku (Dz.Urz. WE L 189 z 18.07.2002).
9. PN-EN 1793-1:2001 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe – Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych – Część 1: Właściwa charakterystyka pochłaniania dźwięku.
10. PN-EN 1793-2:2001 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe – Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych – Część 2: Właściwa charakterystyka izolacyjności od dźwięków powietrznych.
11. PN-EN 1794-1 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Wymagania pozaakustyczne. Część 1: Właściwości mechaniczne i stateczność.
12. PN-EN 1794-2 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Wymagania pozaakustyczne. Część 2: Ogólne bezpieczeństwo i wymagania ekologiczne.
13. Z. Engel, J. Sadowski, M. Stawicka-Wałkowska, S. Zaremba, Ekrany akustyczne, Instytut Mechaniki i Wibroakustyki AGH w Krakowie, Kraków 1990.
14. PN-EN ISO 12944-3 Farby i lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich.
15. A. Królikowska, Trwałość ekranów przeciwhałasowych, zagrożenia korozyjne, „Drogi” nr 7-8/2011.
