Сооружения для защиты придорожной полосы от транспортного шума

К инженерному оборудованию типа ограждений относятся сооружения, предназначенные для защиты придорожной полосы от транспортного шума. Необходимость в таких сооружениях возникает на пригородных дорогах, при пересечении населенных пунктов дорогами, на обходах городов. Показатель, эквивалентный уровню постоянного шума (средний уровень шума в определенный отрезок времени), рассчитывается по формуле 1:

Lэкв=10lg(1/T•10lt/10•dt), (1)

где Т - общая продолжительность наблюдений; L t - мгновенный уровень шума.

Значительный интерес представляет прогнозирование уровня транспортного шума в зависимости от интенсивности движения и других шумообразующих факторов, а также от условий распространения шума. Такое прогнозирование предполагает достаточно полное представление о процессе формирования транспортного шума и дает возможность разработать эффективные противошумовые мероприятия.

Во Франции предложена эмпирическая зависимость (см. формулу 2):

L экв = К о + К 1 lg N пр, (2)

где К о - постоянная, зависящая от ширины, уклона, типа покрытия дороги, состояния его поверхности (сухое или влажное), высоты и непрерывности застройки, средней скорости движения в данных условиях; К 1 - коэффициент, который в общем случае равен 1, но может быть уточнен для данных условий; N пр - приведенная интенсивность движения, автомобилей/ч.

По формуле (2) определяется уровень шума у бровки земляного полотна L экв.

Сравнение измеренных и вычисленных уровней шума показало, что ошибки вычислений по эмпирической зависимости не превышают 2%, по теоретической - 5%.

В настоящее время интенсивно развиваются как теоретические, так и эмпирические исследования транспортного шума. На основании уже полученных результатов можно утверждать, что эмпирические зависимости целесообразно использовать только для изученных условий, здесь они дают более точные результаты, чем теоретические. Последние используются в более широких масштабах, но характеризуются меньшей точностью.

Защита придорожной полосы от транспортного шума требует нормирования его допустимых уровней. Обычно в нормативных документах приводятся значения "порога недовольства", определяемого как максимальное значение допускаемой эмиссии шума. Как правило, этот порог лежит в пределах от 55 до 65 дБа и зависит от степени урбанизации, назначения построек, подверженных воздействию транспортного шума (больницы, школы, дома отдыха), времени суток, рассматриваемой ситуации.

В СНГ санитарные нормы допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки СН 3087 допускают уровень шума на территории лечебных учреждений 35 дБа, а в жилой застройке - 45 дБа.

Уровень транспортного шума на некотором удалении от дороги зависит не только от шумообразующих факторов, но и от факторов, влияющих на распространение шума. К последним относятся конструкции земляного полотна (насыпь или выемка), расположение земляного полотна автомобильной дороги по отношению к формам рельефа, расстояние от дороги, наличие и характер древонасаждений, наличие и характер застройки вдоль дороги, метеорологическая обстановка, наличие и конструкция противошумных экранов.

При удалении от точечного источника (автомобиль) на расстояние R уровень шума рассчитывается по формуле 3:

L R = L o - 20 lg R/R o, (3)

где L о - заданный уровень шума на расстоянии R о от источника шума.

В случае линейного источника (транспортный поток) уровень шума рассчитывается по формуле 4:

L R = L o - 10 lg R/R o. (4)

Наиболее радикальным средством нейтрализации воздействия транспортного шума является вывод дороги за пределы населенной территории или удаление жилой застройки и пешеходных зон, то есть создание буферной зоны между транспортными потоками и жилой застройкой.

Если создание эффективной буферной зоны невозможно, то для снижения уровня шума устраивают различные шумозащитные сооружения, в частности получившие наибольшее распространение шумозащитные барьеры. Высота шумозащитного барьера принимается 2,5-3 м.

Чтобы определить эффективность принятой высоты экранирующего устройства, при помощи графического построения устанавливают его эффективную высоту и угол звуковой тени. Обе эти величины зависят от взаимного расположения источника шума и точки измерения или расчета уровня шума, размещения экрана и его высоты.

Снижение уровня шума за шумозащитным устройством определяют по графику в зависимости от полученных значений эффективной высоты экранирующего устройства и угла звуковой тени.

Расчетная высота источника шума над уровнем проезжей части магистрали или автомобильной дороги принимается равной 1 м.

Для двухполосных дорог источник шума располагается по оси проезжей части, для автомобильных магистралей с многополосной проезжей частью - по оси наиболее удаленной от точки расчета полосы проезжей части.

Длина шумозащитного барьера зависит от проектируемого снижения эквивалентного уровня шума и от расстояния между дорогой и точкой расчета уровня шума. В качестве материалов для устройства шумозащитных экранов используют бетон, металл, дерево, стекло, асбоцемент.

В случае акустически однородной конструкции экранов основным фактором, определяющим звукоизолирующую способность, является масса панели, приходящаяся на единицу ее поверхности. Установлена зависимость среднего значения звукоизолирующей способности барьеров R (дБа) от массы Q 1 м 2 конструкции. При массе до 200 кг на 1 м 2 поверхности ограждений рекомендуется пользоваться формулой 5:

R = 13,3 lgQ + 13, (5)

свыше 200 кг на 1 м 2 поверхности конструкции ограждений следует пользоваться формулой 6 для определения среднего значения эвукоизолирующей способности барьеров:

R = 23 lgQ - 9. (6)

Рассматривая эти формулы, можно сделать вывод, что с увеличением массы ограждений звукоизолирующая способность усиливается, но так как она пропорциональна логарифму массы, прирост ее происходит очень медленно по сравнению с увеличением массы, вследствие чего ограждения с высокой степенью звукоизолирующей способности получаются тяжелыми и массивными. Требования к плотности применяемого материала зависят от расчетной степени уменьшения уровня шума. В ряде стран Европы установлено максимальное значение массы конструкции 8-10 кг/м 2. Хорошие шумозащитные качества имеют асбоцементные панели. Асбоцементные листы могут иметь различную цветовую отделку. Панели толщиной 6 мм и массой 14 кг на 1 м 2 самым строгим требованиям к массе. Главным недостатком таких панелей является их хрупкость, а отсюда и подверженность разрушению.

Шумозащитные экраны могут быть изготовлены из оцинкованных или покрытых поливинилхлоридом листов стали. Лист толщиной 0,9 мм и массой 9 кг на 1 м 2 имеет хорошие звукоотражающие свойства. Стальные экраны могут быть и звукопоглащающими. С этой целью два листа оцинкованной стали склеивают с помощью органического полимерного соединения.

Таким образом, звукозащитные барьеры могут быть как звукопоглощающими, так и звукоотражающими. Сравнительная характеристика одних и других изучалась в Японии на автомагистрали Токио-Нагоя. На расстоянии 14 м от звукоотражающего барьера снижение уровня звука составило 16 дБа, на расстоянии 40 м - 21 дБа. Для стенок звукопоглощающего типа эти показатели лучше на 2-3 дБа.

Звукоотражающие экраны приводят к усилению уровня шума на магистрали или автомобильной дороге. Устранить этот недостаток можно с помощью изогнутых или наклонных панелей, благодаря чему звуковые волны отражаются вниз или вверх. Такие конструкции требуют большой площади и нетипичны. Предпочтительнее шумозащитные барьеры из звукопоглощающих материалов.

Институт проектирования транспортных сооружений в Братиславе (Словакия) разработал ряд конструкций шумозащитных барьеров из сборных железобетонных элементов. Основными элементами шумозащитного барьера являются вертикальные стойки и устанавливаемые между ними экраны различной конструкции.

Снижения уровня шума на 40 дБа можно достичь с помощью звукопоглощающих стен, изготовленных из резины. Элементы таких стен имеют размеры 500х1450х93 или 500х2940х93 мм и массу 38,5 кг на 1 м 2.

Элементы представляют собой маты, изготовленные из старых измельченных автомобильных шин, армированные стальной сеткой и закрепленные на металлическом каркасе.

Покрытие шумозащитных экранов вьющейся растительностью не только улучшает их эстетическое восприятие, но и способствует снижению. уровня шума.

Место для установки шумозащитных барьеров необходимо выбирать с учетом требований эксплуатации дорог. Шумозащитный барьер должен отстоять от края проезжей части не менее чем на 2 м. На обоих концах шумозащитного барьера необходимо устраивать участки с постепенным уменьшением высоты барьера. Это связано с тем, что шумозащитные барьеры обрывают воздушные течения и при выходе за пределы стены автомобили могут оказаться в струе внезапного ветра. Зазор между поверхностью земли и низом барьера заполняют щебнем или гравием.

Для отвода воды с поверхности дороги между барьером и проезжей частью предусматривается устройство водоотводных лотков из монолитного бетона или сборных железобетонных элементов.

Эстетические требования к шумозащитным барьерам можно сформулировать следующим образом. Барьеры должны конструироваться с учетом их основной функции и не загромождать обочины дорог и магистралей, вписываясь в окружающий ландшафт местности благодаря уравновешенным пропорциям. Экраны должны гармонировать с дорожным ансамблем, не быть перегруженными архитектурными излишествами, иметь приятный цвет и несложную форму. Монолитность конструкции должна устраняться посредством чередования и правильного пространственного размещения отдельных элементов шумозащитного барьера.

Важным элементом в концепции шумозащитных экранов является цвет. Шумозащитные экраны должны иметь цвета (или оттенки), преобладающие в природе: зеленые, желтые и коричневые. Красный и голубой цвета оказывают раздражающий эффект и могут использоваться лишь в исключительных случаях. Необходимо, чтобы цвета шумозащитного экрана обеспечивали контрастные эффекты и не создавали впечатления монотонности.

Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР