Пресс-центр (Статьи)
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ЭКРАНОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ШУМА АВТОДОРОГ
1. Введение
Автомобильные дороги являются источником повышенного шума, распространяющегося на значительные расстояния. Сверхнормативное акустическое воздействие приводит к снижению слуха, повышению числа стрессов, нарушению сна, заболеваниям сердечно-сосудистой и нервной систем, а также другим негативным последствиям. В разные периоды человечество в той или иной мере старалось оградить себя от вредного воздействия шума. Известно древнее изречение «по шуму, который проникает в дом по ночам, мне иногда кажется, что весь Рим проходит через мою спальню», подтверждением которого явился запрет великого Цезаря на проезд громыхающих повозок в ночное время. Другим примером могут служить сведения из Древней Греции, о том, что жители Сибариса, известные своей изнеженностью, потребовали от властей вынести шумные производства за пределы городских стен, что аналогично созданию первых санитарно-защитных зон. Развитие цивилизации неуклонно приводило к увеличению акустической нагрузки на окружающую среду, что привлекло всеобщее внимание к проблеме снижения шума. Если в XX веке своеобразным девизом развития технологий было «мощнее, больше, быстрее», то приоритетами XXI века становятся тенденции «лучше, безопаснее, тише». На сегодняшний день возможность обеспечения акустического комфорта является показателем уровня благополучия и достатка общества. Развитые государства заинтересованы в создании комфортной среды проживания для населения, проектируя жилье вдали от авто- и ж/д дорог, аэропортов и промышленных узлов, создавая транспортные средства и бытовую технику с низкими уровнями шума и т.д.
Однако, несмотря на значительные усилия автопроизводителей по созданию малошумных машин, автомобильный шум остается наиболее распространенным вредным фактором жилой среды, вклад которого составляет свыше 70% от всех источников. Уровни автомобильного шума на прилегающей селитебной территории достигают 60-80 дБА, при норме шума в жилой застройке 55 дБА днем и 45 дБА ночью. При существующих объемах строительства объектов дорожно-мостового хозяйства, приводящих к повышенной акустической нагрузке, фактически на каждом третьем объекте автотранспортного строительства выполняется проектирование комплекса шумозащитных мероприятий, включая устройство акустических экранов.
Несмотря на то, что акустические экраны активно используются в качестве шумозащитного средства, существующие методики по проектированию АЭ не гармонизированы между собой, имеет место различие в методах расчета эффективности акустических экранов, требованиях по обеспечению расстояния от экрана до кромки проезжей части и др., не определены комплексные требования к конструктивным параметрам АЭ. Кроме того, в действующих нормативных документах слабо рассмотрены вопросы, связанные с монтажом и эксплуатацией экранов.
2. Анализ опыта проектирования, строительства и эксплуатации акустических экранов
С целью разработки комплексных требований к АЭ выполнен мониторинг состояния акустических экранов, используемых для снижения транспортного шум, а также анализ существующих подходов к проектированию, строительству и эксплуатации экранов.
Согласно данным натурного обследования установленных АЭ и результатам выполненных измерений шума, в ряде случаев выявлены превышения уровней звука на территории жилой застройки, защищаемой акустическими экранами, над установленными предельно-допустимыми уровнями в среднем на величину до 10 дБА. Эффективность АЭ, измеренная в натурных условиях, как правило, достаточно невысока (от 5 до 11 дБА). Основными причинами указанных выше проблем являются недостатки проектирования и монтажа, ухудшение акустических свойств панелей и внешнего вида АЭ в процессе эксплуатации, низкое качество ряда акустических панелей экранов, недостаточные вандалозащищенность и безопасность АЭ и, как следствие, малый срок службы и разрушение отдельных частей АЭ в процессе эксплуатации. Примеры проблем, вызванных ошибками, допущенными при проектировании АЭ, некорректным монтажом или эксплуатацией АЭ, приведены на фото 1-6.
Фото 1 – Разрушившийся акустический экран, Московская область
Фото 2 – Ошибка при проектировании фундамента АЭ – не учтены отметки высот основания, экран установлен без ростверка, имеет место проем между нижним рядом акустических панелей и землей высотой до 40 см, существенно снижающий эффективность АЭ
Наиболее типичными ошибками, выявленными на этапе проектирования конструкций АЭ, являются следующие:
- некорректно подобранные параметры АЭ (недостаточные высота и/или длина АЭ, неправильное расположение АЭ и пр.);
- ошибки при конструировании АЭ, допускающие наличие щелей и проемов в экране (например, между нижним краем экрана и его основанием, вследствие неплотного прилегания панелей, непродуманных конструкций уплотнителей, акустически незащищенных технологических проходов и пр.);
- неверно запроектированное совмещение АЭ с элементами обустройства автомобильной дороги (приводящее к наличию проемов для водоотведения с проезжей части, разрывам при совмещении с опорами искусственного освещения и т.д.);
- применение акустических панелей с недостаточными акустическими и эксплуатационными характеристиками, что приводит к низкой эффективности АЭ, коррозии и разрушению панелей, недолговечности конструкции экрана.
Недостатки и ошибки монтажа выражаются в появлении в АЭ щелей и проемов и прочих факторах, которые могут существенно (до 60-80%) снизить акустическую эффективность АЭ. Нередко через несколько месяцев эксплуатации экранов выпадают акустические панели, появляется ржавчина на акустических панелях и стойках, образуются щели и пр.
Основными проблемами, связанными с эксплуатацией АЭ, являются:
- ухудшение внешнего вида АЭ, что выражается в появлении коррозии металлических стоек и акустических панелей, помутнении прозрачных панелей (в результате воздействия ультрафиолетовых лучей, химически агрессивной среды, повреждения потоками песка, загрязнением вследствие несвоевременной очистки и пр.);
- «сваливание» звукопоглощающего материала в отражающе-поглощающих экранах из-за намокания и воздействия агрессивных сред и, как следствие, снижение эффекта звукопоглощения (что выражается в снижении акустической эффективности АЭ не менее чем на 2–3 дБА);
- разрушение АЭ из-за вандализма и прочих причин.
Фото 3 – Проблемы из-за некачественного монтажа и недостаточно надежной конструкции экрана
(как следствие – разрушение акустического экрана)
Для решения указанных выше проблем, а также повышения качества проектирования, строительства и эксплуатации экранов на автомобильных дорогах специалистами ЗАО «Институт «Трансэкопроект» при участии НИИСФ РААСН и ООО «ИАК» разработан новый нормативный документ - СТО АВТОДОР 2.9-2014 «Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации акустических экранов на автомобильных дорогах Государственной компании», устанавливающий комплексные требования к АЭ.
Фото 4 – Проблемы из-за недостаточно надежной конструкции экрана
(как следствие – экран из сэндвич-панелей из оцинкованной стали разрушен)
Фото 5 − Загрязнение светопрозрачных панелей АЭ при эксплуатации в зимнее время
Фото 6 – Коррозия металлических панелей АЭ
3. Основные требования к акустическим экранам, проектируемым для снижения шума автодорог
СТО АВТОДОР 2.9-2014 устанавливает следующие основные требования к АЭ. При проектировании акустического экрана конструкция и параметры экрана должны выбираться на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов конструктивных решений, комплексном учете требований к экранам и оптимизации конструкции АЭ по стоимостному критерию. Акустический экран и его элементы должны соответствовать требованиям [1,2], обеспечивать требуемое снижение шума, обладать достаточной механической прочностью, стойкостью к деформации и устойчивостью при воздействии расчетных весовой, ветровой и снеговой нагрузок, а также обладать коррозионной стойкостью, долговечностью, вандалозащищенностью, огнестойкостью, ремонтопригодностью и удобством в обслуживании. Проектирование АЭ следует вести с учетом нормативных документов, включая ГОСТ Р 52748, СП 22.13330, СП 24.13330, СП 35.13330, СП 45.13330, СП 131.13330, СП 52-101.
Акустические панели должны быть сертифицированы по акустическим характеристикам. Звукоизоляция, обеспечиваемая панелью АЭ, должна быть не менее чем на 10 дБ больше требуемой акустической эффективности экрана для предотвращения прохождения прямого звука, проникающего к защищаемому объекту непосредственно через конструкцию экрана. Акустические характеристики панелей экрана (звукоизоляция и коэффициент звукопоглощения) должны быть подтверждены протоколами испытаний и сохраняться в процессе эксплуатации.
АЭ рекомендуется совмещать с опорами искусственного освещения, опорами АСУДД, знаками индивидуального проектирования, пунктами экстренной связи и другими элементами обустройства автомобильной дороги (фото 7). В расчетах нагрузок следует учитывать нагрузки, как от экрана, так и от совмещаемых элементов.
Фото 7 – Пример совмещения конструкции парусообразного АЭ, установленного вдоль Западного скоростного диаметра в Ленинградской области, с опорами освещения и АСУДД
Материал акустического экрана следует выбирать на основании акустического расчета с учетом нагрузок, необходимости обеспечения визуализации при наличии градостроительных регламентов, обеспечения инсоляции при близком расположении защищаемого объекта, обеспечения безопасности при приближении к съездам, снижения монотонности при движении вдоль протяженных акустических экранов, обеспечения архитектурного решения и благоприятного восприятия акустических экранов участниками дорожного движения и жителями, а также с учетом наличия двухсторонней жилой застройки и прочих факторов.
Светопрозрачные панели должны обладать стойкостью к абразивной пыли и воздействию ультрафиолетовых лучей. Для предупреждения гибели птиц от ударов о светопрозрачные панели акустических экранов рекомендуется нанесение силуэтов хищных птиц на светопрозрачные панели (фото 8).
Фото 8 – Пример реализации комбинированного АЭ, на светопрозрачных панелях которого нанесены силуэты хищных птиц
Минимальный срок службы акустических экранов, регламентированный СТО АВТОДОР, должен составлять не менее 12 лет. Гарантии производителя должны составлять: на сохранение цвета конструкции АЭ - не менее 5 лет; на отсутствие сквозной коррозии на металлических элементах АЭ – не менее 10 лет; на разрушение поверхностного слоя АЭ – 10 лет; на сохранение акустических свойств АЭ – весь срок службы АЭ.
Фото 9 – Пример реализации двери в конструкции АЭ
Пример реализации звукоизолирующей двери в конструкции АЭ представлен на фото 9.
В районах со значительным количеством солнечных дней, рекомендуется совмещать конструкции акустических экранов с фотогальваническими элементами (фото 10), позволяющими гарантировать защиту от шума и накапливать солнечную энергию, которую можно использовать в темное время суток для освещения пешеходных дорожек, остановочных павильонов и других элементов инфраструктуры автодороги.
Фото 10 – Пример АЭ, установленного в Швейцарии, на поверхности которого размещены фотогальванические элементы
Библиография
- Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
- Технический регламент Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог»
Н.В. Тюрина
д.т.н., руководитель службы главного инженера
ЗАО «Институт «Трансэкопроект»