Najskuteczniejszą osłoną przeciwhałasową w ciągach komunikacyjnych jest wał ziemny. Jest on też rozwiązaniem najlepiej i naturalnie wpisującym się w krajobraz. Ponadto jest tanim rozwiązaniem, ponieważ w trakcie budowy drogi jest zapewniony na miejscu materiał budowlany na jego wzniesienie. Potem też jego utrzymanie w trakcie eksploatacji nie nastręcza szczególnych problemów. Wykonanie wału ziemnego w praktyce jednak bywa rzadko możliwe. Dlatego powszechne wzdłuż naszych dróg stały się konstrukcje ekranów, do montażu których wykorzystuje się różne materiały. Ich walory akustyczne oraz ceny mają dość spore rozpiętości. Wybór należy do inwestora.

Zadaniem osłon przeciwhałasowych* jest redukcja hałasu poprzez odbicie fali dźwiękowej lub jej pochłanianie. Dobór właściwej osłony determinuje wiele czynników, między innymi ukształtowanie terenu, otoczenia i istniejących przeszkód, a także rodzaj hałasu.

Osłony przeciwhałasowe dzielą się na trzy podstawowe typy: pasy zieleni, sztuczne lub naturalne formy terenowe (np. wały ziemne), ekrany przeciwhałasowe. Najbardziej estetyczną formą osłony jest pas zieleni, stąd jest też preferowany przez zarządców dróg. Niestety ta ochrona przed hałasem jest najmniej efektywna. Ulistnione rośliny tłumią hałas w zakresie 0,05-0,5 dB na jeden metr ich szerokości (bez liści zakres ten wynosi 0,01-0,2 dB).  Zatem może być stosowana jako uzupełnienie innych typów osłon. Najbardziej efektywne są formy terenowe. Na przykład wały ziemne ograniczają hałas nawet o 25 dB, w zależności od punktu pomiaru. Ich mankamentem jest niestety konieczność posiadania odpowiednio dużego terenu, którego wygospodarowanie bywa wręcz niemożliwe, a szczególnie trudne w warunkach miejskich.

Osłoną przeciwhałasową najpopularniejszą oraz powszechnie stosowaną na naszych drogach jest ekran przeciwhałasowy. Ekrany to specjalne obiekty liniowe (liniowa osłona w postaci ściany), których zadaniem jest powstrzymanie rozprzestrzeniania się dźwięków. Mogą być wykonane z materiałów naturalnych bądź sztucznych. Wyróżniamy ekrany o konstrukcji szkieletowej i samonośnej.

W przypadku wszystkich rodzajów ekranów zasadniczy etap budowy odnosi się do posadowienia konstrukcji. Ten etap stanowi około 40 procent kosztów całego zadania budowlanego. – Zwyczajowo w Polsce montuje się te ekrany wzdłuż ciągów komunikacyjnych. Posadowienie jego polega na wywierceniu pali, zalaniu ich betonem i zakotwiczeniu konstrukcji nośnej. Na gruntach grząskich, torfowych czy tam gdzie nie przewidziano odpowiednio podłoża te koszty mogą znacząco wzrosnąć, nawet dwukrotnie – wyjaśnia Jakub Zawieska, kierownik Zakładu Ekonomiki Instytutu Badawczego Dróg i Mostów.

Kolejnym etapem, który odpowiada za około 10-15 procent kosztów przedsięwzięcia, jest montaż konstrukcji nośnej. Najpopularniejsza jest konstrukcja nośna złożona z elementów ze stali ocynkowanej. Są one kotwione do pali, a na to montuje się wypełnienie. – Nieco inaczej wygląda montaż tych konstrukcji na obiektach inżynierskich. Są one bezpośrednio montowane do obiektu, a koszty tego są wyższe, ponieważ wymagane jest większe zagęszczenie słupów, czyli zużywane jest większa ilość materiałów – zaznacza Jakub Zawieska.

Ostatnim, najważniejszym etapem budowy, jest montaż wypełnienia, które decyduje o właściwościach akustycznych ekranu. W zależności od wyboru rodzaju wypełnienia jego koszt może stanowić 50 procent zadania.

Konstrukcje szkieletowe

Ekrany o konstrukcji szkieletowej składają się przede wszystkim ze słupów nośnych, które są osadzane przeważnie na palach, oraz z wypełnienia w postaci paneli, płyt bądź kaset. Panele stosowane do tych konstrukcji mogą być betonowe bądź typu zielona ściana, kasety natomiast aluminiowe lub PCV. W przypadku płyt najpopularniejsze są „akrylowe” przezroczyste.

Panele betonowe
- Panele betonowe to jedno z najstarszych rozwiązań. Na świecie, i też w Polsce, są stosowane od kilkudziesięciu lat. Posiadają dość dobre właściwości izolacyjne przy nieco słabszych właściwościach pochłaniających, ale ten parametr zależy od wykorzystanych materiałów. Największą ich zaletą jest duża trwałość i odporność na oddziaływania czynników atmosferycznych. Wykonana dobra konstrukcja i właściwa jej konserwacja zapewni funkcjonowanie ekranu nawet przez kilkadziesiąt lat. Natomiast jej mankamentem są może mniejsze walory estetyczne, ale i to się zmienia, ponieważ producenci są już w stanie wytworzyć ciekawe formy paneli betonowych. Kolejna wada to cena, która jest stosunkowo wyższa w porównaniu do innych rozwiązań. Cena kształtuje się średnio na poziomie 240-260 zł za metr kwadratowy. Jednak poza panelami należy brać pod uwagę wyższe koszty budowy ekranu, ponieważ ich ciężar wymaga użycia dźwigów, jak też do ich transportu potrzebne są cięższe pojazdy – zastrzega Jakub Zawieska.

Kolejną formą panelową jest tzw. zielona ściana. Stosowana jest przede wszystkim w miastach. Funkcjonują dwie jej odmiany: stalowa i drewniana. Zielona ściana posiada dosyć dobre właściwości akustyczne. Jest też jednym z najtańszych i najpopularniejszych rozwiązań w zakresie osłon przeciwhałasowych. Cena kształtuje się od około 170 zł za metr kwadratowy w wersji stalowej i 200 zł w odmianie drewnianej. Dodatkowo w zastosowaniu wersji drewnianej należy liczyć się z kosztami okresowej konserwacji zabezpieczenia antykorozyjnego drewna. – Jaki jest największy problem z zieloną ścianą? Powinna ona samoistnie porastać roślinnością pnącą. Jednak dotychczasowe doświadczenia z jej budowy w Polsce wskazują na problem utrzymania rzeczywistego wzrostu roślinności. Te ściany zostały zaprojektowane dla innych warunków klimatycznych i z założenia maiły porastać roślinnością charakterystyczną dla łagodniejszych warunków klimatycznych – podkreśla Jakub Zawieska.

W Polsce mamy surowszy klimat, zimą więc rośliny muszą przetrwać długotrwałe i ciężkie mrozy. Z kolei w lecie konstrukcje zielonych ścian są poddane ekspozycji słońca i nagrzewają się do wysokich temperatur, co prowadzi do uschnięcia roślin. Mało tego, systemy, które odprowadzają wodę z dróg równocześnie pozbawiają jej roślin. Ponadto istotnym czynnikiem degradującym są zabiegi zimowego utrzymania dróg, do których stosuje się chlorki sodu i chlorki wapnia. Osadzając się na poboczach jezdni destruktywnie oddziaływają na glebę.

Wypełnienie kasetowe
Następnym rodzajem wypełnień ekranów przeciwhałasowych są kasety. W tym rozwiązaniu materiały akustyczne są obudowane elementami stalowymi, aluminiowymi, bądź z PVC.

– Wersja stalowa w Polsce w zasadzie się nie sprawdziła, głównie z powodu zimowego utrzymania dróg, ponieważ ta konstrukcja nie jest odporna na środki chemiczne i szybko koroduje. Natomiast wersję aluminiową i PVC stosuje się z powodzeniem. Cena kształtuje się na poziomie 200 zł za metr kwadratowy w wersji aluminiowej oraz 230 zł za rozwiązania PVC. Jednak największym mankamentem wariantu PVC jest stosunkowo duża podatność na odkształcania pod wpływem temperatur, czyli kasety z tego materiału pod wpływem słońca mogą ulegać deformacji i wówczas ekran traci swoje właściwości wizualne. Również ich kolor z czasem ulega wyblaknięciu – podkreśla Jakub Zawieska.

Zaletą rozwiązań kasetowych jest ta, że można je stosować w sytemach łączonych, na przykład kasety aluminiowe z rozwiązaniami z paneli betonowych.

Płyty
Do wypełnień ekranów przeciwhałasowych stosuje się również płyty. To rozwiązanie wprowadza się głównie tam, gdzie jest konieczność zapewnienia przezroczystego ekranu przeciwhałasowego. Przezroczystość jest wymagana z kilku względów. Z jednej strony bierze się pod uwagę bezpieczeństwo kierujących pojazdami, czyli widoczność na drodze. Z drugiej strony określone wymogi wynikają z przepisów. Regulują one zagadnienia dopływu światła do zabudowań położonych wzdłuż ciągów komunikacyjnych.

Wypełnienia płytowe są produkowane w kilku odmianach. Najpopularniejsze są ze szkła naturalnego, z poli (metakrylanu metylu) zwane popularnie „akrylowymi”, z poliwęglanu (PC – poli carbon). - Największym mankamentem tych wypełnień jest ich wysoka cena. Akryl zbrojony, który stosowany jest na obiektach inżynierskich, kosztuje ok. 720 zł za metr kwadratowy, czyli jest czterokrotnie droższy od zielonej ściany. Akryl niezbrojony czy poliwęglan kosztuje około 320 zł za metr kwadratowy, natomiast ceny szkła hartowanego sięgają 350 zł za metr kwadratowy – mówi Jakub Zawieska.

Konstrukcje samonośne

Ekrany o konstrukcji samonośnej są w postaci murów posadawianych na ławach fundamentowych na wzmocnionym gruncie. Taki ekran zbudowany jest z elementów drobnowymiarowych, na przykład gazonów, pustaków przeciwdźwiękowych wykonanych z betonu, keramzytobetonu lub zrębkobetonu. Ekrany o konstrukcji samonośnej mogą być też zbudowane w formie nasypu odpowiednio zbrojonego, by uzyskać pionową ścianę. Takie rozwiązania dają możliwość kształtowania różnych kształtów ścian, są ponadto trwałe, i charakteryzują się dobrą izolacyjnością. – W tym przypadku nie da się jednoznacznie określić ceny, zależy ona  konstrukcji i zastosowanych materiałów. Efekt tych konstrukcji jest bardzo ciekawy, ale ich budowa jest pracochłonna, ponieważ montaż tej osłony przeciwhałasowej wymaga indywidualnego układania poszczególnych elementów. To właśnie wpływa na koszt oraz na dłuższy czas wykonawstwa – podkreśla Jakub Zawieska.

Utrzymanie i eksploatacja ekranów przeciwhałasowych

Teoretycznie żywotność ekranów przeciwhałasowych szacowana jest na kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt lat. Na te konstrukcje wykonawcy przeważnie dają 5-letnią gwarancję. Żywotność ekranów zależy nie tylko od typu konstrukcji i rodzajów materiałów, ale też od warunków w jakich funkcjonują oraz od właściwego ich utrzymania. Budowa osłon przeciwhałasowych nie jest więc jednorazowym wydatkiem. Po wzniesieniu takiej konstrukcji należy się dodatkowo liczyć z nakładami, jakie wiążą się z ich z eksploatacją.

Z jakimi kosztami trzeba się liczyć w trakcie użytkowania ekranów? - Przede wszystkim z tymi na bieżące naprawy. Ale nie można zapomnieć o czyszczeniu ekranów. Czyszczenie z zabrudzeń komunikacyjnych z reguły wykonuje się raz na rok. Kosztuje ono od 1 do 7 zł za metr kwadratowy. Dużo droższe i bardziej skomplikowane jest usuwanie graffiti. Ten wydatek waha się od 20 do 50 zł za metr kwadratowy. Rozpiętość tych cen wynika przede wszystkim ze sposobu zakontraktowania tej usługi. Zamówienie usługi wykonywanej cyklicznie na pewno przyniesie niższą cenę w stosunku do jednorazowego zamówienia – zaznacza Jakub Zawieska.

***

Argumentem ekonomicznym przemawiającym za stosowaniem osłon przeciwhałasowych jest ochrona zdrowia ludności zamieszkałej w otoczeniu dróg, a tym samym zapobieżenie stratom gospodarczym. Ponad połowa ludności Europy narażona jest na nadmierny hałas, a straty generowane przez hałas komunikacyjny sięgają około 45 mld dolarów rocznie. Transport samochodowy jest głównym źródłem hałasu komunikacyjnego. Odpowiada on za blisko 90 procent kosztów społecznych wynikających z ekspozycji na hałas.

Agnieszka Serbeńska

Materiał na podstawie wystąpienia Jakuba Zawieski z IBDiM podczas konferencji towarzyszącej Targom AUTOSTRADA-Polska: „Osłony przeciwhałasowe w ruchu drogowym”, zorganizowanej przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów oraz Polimex Mostostal (Kielce, 10 maja 2011 r.). Materiał na  temat poruszony w wystąpieniu, autorstwa Jakuba Zawieski i Artura Sakowskiego, został opublikowany w monografii konferencyjnej wydanej przez IBDiM.

*Autorzy referatów konferencji „Osłony przeciwhałasowe w ruchu drogowym” zostali przez jej organizatora zobligowani do posługiwania się jednolitym nazewnictwem, a więc używania pojęcia „osłony przeciwhałasowe” oraz „ekrany przeciwhałasowe” jako najpopularniejszej odmiany osłon. – Należy uznać, że najwyższa pora, aby ujednolicić stosowane nazewnictwo i wymiennie używane określenia, jak osłony przeciwdźwiękowe czy akustyczne, trwale je zastąpić określeniem osłony przeciwhałasowe – postulowała podczas konferencji prof. Barbara Rymsza z Instytutu Badawczego Dróg i Mostów. Na pewno odrębną kwestią jest wyjaśnienie na ile proponowane nazewnictwo jest zgodne  z obowiązującymi przepisami technicznymi (Dz.U. nr 43).

The types and costs of noise barriers
The purpose of a noise barrier is to reduce the noise by reflecting or absorbing the sound waves. The selection of appropriate barriers is determined by a number of factors, i.e. the the surrounding landscape and existing obstacles, as well as the type of noise. The economic rationale behind  the use of noise barriers is the protection of health of the population living in the roads' surroundings, and thus the prevention of economic losses. Over one half of the population of Europe is confronted with excessive noise. The economic damage generated by the traffic noise amounts to about 45 billion dollars a year. Road transport is the main source of traffic noise. It is responsible for nearly 90 percent of the social costs resulting from exposure to noise.