Nové rámcové podmínky pro sanaci hluku na silnicích ve Švýcarsku Gregor Schguanin1 Dnes je teprve část švýcarských silnic chráněna proti hluku. Náprava se vyvíjí pomaleji, než se původně očekávalo. Po prodloužení termínů na sanaci a s ohledem na nové finanční vyrovnání zpracoval spolkový úřad pro životní prostředí BAFU (dříve BUWAL) a spolkový silniční úřad ASTRA směrnici pro trvale udržitelnou sanaci zbývajících úseků silnic. U povrchů vozovek je třeba mít na zřeteli jejich akustické chování při stárnutí. V budoucnosti je nutno více uplatňovat povrchy snižující hluk. To je zajímavé i ekonomicky. Již více než třicet let se ve Švýcarsku bojuje proti hluku. Něčeho se již dosáhlo, ale dosud nejsou ani zdaleka dořešeny všechny problémy. Zvláště hluk na silnicích je obyvatelstvem vnímán i nadále jako zdroj, z něhož jsou lidé nejvíce ohrožováni. Ve spolkovém nařízení k ochraně proti hluku existuje pro vlastníky silnic od roku 1987 zákonná zakázka na sanaci mimořádně hlučných úseků silnic. Původně se tyto sanace měly provést do roku 2002. Podle zjištění, provedeného v roce 2000 u kantonálních výkonných úřadů, se ovšem prokázalo, že tato lhůta nebude pro ukončení sanace dostatečná, protože k tomuto datu byla proti hluku chráněna pouze polovina národních silnic a okolo jedné třetiny hlavních a ostatních silnic. Tato skutečnost dala podnět k revizi spolkového nařízení k ochraně proti hluku a ke stanovení nových lhůt sanace do roku 2015 pro národní silnice a 2018 pro hlavní a ostatní silnice. Celkové náklady na provádění sanací se v roce 2000 odhadovaly na cca 3,4 mld. franků. Z toho se již na sanační opatření proinvestovala více než jedna třetina. Tehdy odhadovaná zbývající potřeba na sanace činila 2,2 mld. franků (srovnej obr. 2). Aktualizované položky pro rok 2005 budou asi značně vyšší. Realizace spolkového nařízení k ochraně proti hluku je povinností kantonů. V důsledku neexistence dat z kantonů chybí dosud spolkové vládě přehled o skutečném stavu sanací. To se má změnit na základě v roce 2004 revidovaného a výše uvedeného nařízení. V budoucnu bude spolkový úřad pro životní prostředí (BAFU), opíraje se o čl. 20 spolkového nařízení k ochraně proti hluku, periodicky šetřit a dokumentovat pokrok v sanacích. Kantony budou každé dva roky vyzvány k dodání údajů o účinnosti a nákladech přijatých sanačních opatření a k vypracování kompletního plánu pro zbývající úseky silnic - s odpovídajícím ohodnocením nákladů. Z toho důvodu je nutné jednotně posuzovat všechny dosud sanované úseky silnic. Nové finanční vyrovnání (NFA) S ohledem na převzetí národních silnic spolkovou vládou, předpokládané v rámci nového finančního vyrovnání pro rok 2008, budou BAFU a ASTRA společně provádět posuzování dosud sanovaných silnic. První průzkum se uskuteční v průběhu tohoto roku. Nakonec, po nabytí platnosti nového finančního vyrovnání, se zodpovědnost za účelné využívání prostředků ze spolkových příspěvků na sanace ostatních silnic stane výhradním úkolem spolkového úřadu pro životní prostředí. Od roku 2008 se nebudou posuzovat jednotlivé projekty. V daleko větší míře se uskuteční sanační práce na základě 1
Gregor Schguanin, dipl. Ing. ETH, odd. boje proti hluku, Spolkový úřad životního prostředí BAFU, Bern 1
programových dohod s kantony. Sazby příspěvků se budou řídit podle účinnosti opatření. Základnou pro hodnocení je rozsah docíleného snížení hluku ve vztahu k nákladům. Okna jako ochrana proti hluku se při hodnocení účinků nezohledňují, nýbrž se mají proplácet fixním příspěvkem na okno.
Obr. 1: Pokud jde o hluk, jsou lidé nejvíce postiženi hlukem ze silnic Nový prováděcí koncept podle příručky BAFU - ASTRA Revize spolkového nařízení k ochraně proti hluku s nově stanovenými lhůtami pro sanaci, jakož i změny s ohledem na nové finanční vyrovnání, byly pro spolkový úřad pro životní prostředí a spolkový silniční úřad podnětem k vypracování příručky pro sanaci hluku na silnicích (publikace bude vydána na jaře 2006). Tím se má vytvořit základ pro v celém Švýcarsku jednotnou, nákladově výhodnou a včasnou realizaci zbývajících sanačních prací. Nový koncept sanace předpokládá, že opatření se v budoucnu rozloží do časového horizontu dvaceti let. Tím se má zaručit trvalá udržitelnost přijatých opatření. U povrchů vozovek je třeba mít na zřeteli jejich akustické chování při stárnutí. Údaje k tomu budou uvedeny v příručce. Těmito rámcovými podmínkami je stanoveno přípustné zatížení hlukem ve smyslu čl. 37a spolkového nařízení k ochraně proti hluku (srovnej obr. 3) a bude zaznamenáno v rozhodnutí o sanaci. Pokud se skutečně zjištěné zatížení hlukem trvale (? 3 roky) a podstatně (? 1dB) od toho odchyluje, potom je třeba, aby výkonné orgány přijaly dodatečná opatření. Dosud prováděné sanační projekty je nutno přezkoušet a, pokud je to nutné, přizpůsobit. Jako nový standard k tomu platí, že sanační projekty se v budoucnu budou posuzovat i s ohledem na jejich poměr nákladů k užitku. Pro větší projekty je toto třeba provést podle modifikované metody BAFU k posuzování ekonomické únosnosti a úměrnosti opatření k ochraně proti hluku (srovnej obr. 7). Pro menší projekty postačí hrubé posouzení podle jednotných výpočtových vzorců. Možnosti ke zmírnění hluku silniční dopravy Sanační opatření proti cestě šíření zvuku, jako jsou protihlukové zdi a protihlukové náspy, dnes často předpokládají rozměry, které jsou v městské zástavbě
2
problematické. Zakrytí celého úseku dálnice by snad bylo účinným opatřením k velkoprostorovému odlehčení okolního území od hluku. Nákladné zakrytí ovšem znamená vždy nápravu dřívějších územně-plánovacích chyb. Nelze proto zdůvodnit, aby byly značné náklady v plném rozsahu ještě zatěžovány prostředky na sanaci hluku. Protihluková okna jsou ve smyslu spolkového nařízení k ochraně proti hluku náhradním opatřením a osazují se pouze tehdy, když sanační opatření nestačí. Nepředstavují žádné skutečné zmírnění obtěžování hlukem. Záměr docílit zmírňování hluku omezováním dopravy je na silně frekventovaných silnicích zcela iluzorní. Je třeba si uvědomit, že při redukci dopravy o 50 % lze dosáhnout snížení hladiny hluku pouze o 3 dB. Snížit hladinu hluku o 5 dB by odpovídalo redukci dopravy o 70 %. Z těchto důvodů je nutno provádět další opatření ke zmírňování hluku směrem k jeho zdrojům. Jedna z možností se nabízí při realizaci snižování hluku mezi pneumatikou a vozovkou. 4000 3500 3000
1206
2500 2000
548
1500 1000
2213
658
Náklady programů sanace hluku na silnicích do r. 2002 schválené spolkovou vládou Předpokládané náklady, které ještě naběhnou do úplné sanace
1541 500
671
0
Národní silnice
Hlavní a Celkem (v mil. ostatní silnice franků)
Obr. 2: Celkové náklady sanace hluku na silnicích (Posudek BUWAL, 2000)
Obr. 3: Nový prováděcí koncept s určením přípustné emise hluku (Lr = hladina posuzování) 3
Snižování hlučnosti při jízdě Hluk mezi pneumatikou a vozovkou vzniká kontaktem pojíždějící pneumatiky po vozovce. Protože se tento hluk stává dnes již od rychlosti 40 km/hod. (osobní automobil), resp. 65 km/hod. (nákladní automobil) dominantním zdrojem hlučnosti, je nutno v budoucnosti více soustředit protihlukové úsilí na redukci tohoto zdroje (srovnej obr. 4). Minimalizace celkového hluku, vznikajícího mezi pneumatikou a vozovkou, předpokládá výzkum pneumatiky a vozovky a efektů jejich vzájemného působení. A protože existuje velké množství pneumatik a povrchů vozovek, není jednoduchého standardního řešení. V zásadě by řešení minimalizování uvedené hlučnosti mohlo záviset na důsledné optimalizaci pneumatik s ohledem na jejich hlučnost při pojíždění. Snižující potenciál pouze na straně pneumatik se hodnotí na 3 - 4 dB. Dnes ale nelze očekávat, že v příštích letech budou na trh dodávány zřetelně tišší pneumatiky. Z tohoto důvodu se musí úsilí zkoncentrovat ve větší míře na optimalizaci povrchu vozovek. Snižování hluku, vznikajícího mezi pneumatikou a vozovkou, prostřednictvím hluk snižující povrchové vrstvy vozovky představuje reálné opatření na straně zdroje. Emise hluku, která nevznikne, se nemusí ani nákladně snižovat. Působení tišší povrchové vrstvy vozovky nastupuje ihned po jejím položení. Snižující potenciál nového povrchu je rovněž asi dvojnásobný proti potenciálu na straně pneumatik. Zmírňující působení nové hluk snižující povrchové vrstvy vozovky může, podle dnešních znalostí, činit proti běžnému stárnoucímu povrchu 5 - 10 dB.
Obr. 4: Poměr hlučnosti při pojíždění a od pohonu osobního a nákladního automobilu Legenda: Antrieb – pohon Roll - pojezd
Povrchové vrstvy silnic jako sanační opatření Nový koncept sanace, vytýčený v příručce obou spolkových úřadů (BAFU a ASTRA), bere do úvahy skutečnost, že každý silniční povrch v době svého využívání se z akustického hlediska zhoršuje. V podstatě je to třeba vyvodit ze změn textury vrchní vrstvy. U otevřeně porézních povrchů dochází k tomu, že se póry mohou ucpat. Aby bylo možno povrchovou vrstvu posoudit z hlediska jejich akustických reakcí během stárnutí,
4
musí být stanoveny vstupy u těchto veličin: počáteční snížení hluku A, akustická životnost L, akustická konečná hodnota E (srovnej obr. 5). Definice povrchu, zmírňujícího hluk, předpokládá, že bezprostředně po položení vrstvy se dosáhne určitého počátečního snížení hluku AL a že konečná hodnota EL po definované životnosti L vždy ještě o pevně stanovenou minimální hodnotu podkročí nulovou úroveň (fiktivní referenční povrch), stanovenou v hlukovém výpočetním modelu StL-86+. Vyhodnocení dlouhodobých časových řad velkého množství již provedených povrchů vozovek potvrzuje degresivní průběh kvality povrchu. Pro klasifikaci podle nové příručky jsou udány hodnoty životnosti L a akustické konečné hodnoty E povrchů vozovek pro tři úrovně rychlostí (do 60 km/hod., 60-90 km/hod., více než 90 km/hod.). Přitom se rozlišuje mezi již položenými a nově k pokládání určenými speciálními protihlukovými povrchy vozovek. Pro ty druhé platí přísnější pravidla, protože musí již trvale působit jako sanační opatření. Vyžaduje se pro ně periodická kontrola jejich akustické kvality (monitoring). Vedle údajů o průběhu emisí slouží tato data i k bezpečným poznatkům jako základny pro další optimalizaci takových povrchů. Tiché povrchy pro oblasti uvnitř obcí Sanace hluku v hustě zastavěných oblastech staví před výkonné úřady obzvláště velké problémy. Takovéto úseky komunikací tvoří ovšem převážnou část zbývající potřeby sanací. Protože ale uvnitř obcí často nelze realizovat stavební opatření, jako jsou protihlukové stěny, pro nedostatek místa, z důvodů zabezpečení příjezdu nebo ochrany obrazu místa, patří protihlukovým povrchům vozovek při sanaci hluku důležitá role. BAFU a ASTRA společně od roku 2003 sledují výzkumný projekt „Silniční povrchy s nízkou úrovní hluku uvnitř obcí“ s cílem připravit do roku 2007 jednotná technická doporučení ve formě typizovaných receptur pro povrchové vrstvy vozovek. Na základě stávajících a deseti v roce 2004 nově položených testovacích povrchů bude možno získat výpovědi o jejich dlouhodobém chování. Nejvyššího snižování hluku lze dosáhnout rovnými zklidněnými strukturami povrchů. V budoucnosti budou ve větší míře uplatňovány jemnozrnné, husté povrchy v tenkých vrstvách. Naproti tomu jsou otevřené porézní povrchy pro vnitřní oblasti měst méně vhodné vzhledem k jejich náchylnosti k ucpání, dražší údržbě, problémům s opravami po provedeném frézování, i když jsou znatelně tišší než husté povrchy. Tiché povrchy vozovek pro silnice s těžkým provozem Na silnicích s těžkým provozem to naproti tomu vyhlíží jinak. Zde představují drenážní vrstvy nejúčinnější jednotlivé opatření pro redukci hluku. Absorbující působení otevřených porézních struktur v kombinaci s rovnou zklidňující texturou povrchu vede k tomu, že hladina hluku od pojíždějící pneumatiky u různých typů pneumatik leží u odvodněného asfaltu, na rozdíl od klasických povrchů, všeobecně ve velmi úzkém rozptylu hodnot (srovnej obr. 6). Na takovém povrchu jsou proto všechny pneumatiky tiché. Z důvodu dodatečných, z bezpečnostního hlediska důležitých zisků (zmenšením množství rozstřikované vody a snížení důsledků oslnění za noci) se odvodněné povrchy dnes uplatňují ve stále větší míře. Ve Švýcarsku se dosud pokládaly jednovrstvé povrchy vozovek. Jejich trvalé, při sanaci zohledněné snížení hluku činí 3 dB při předpokládané životnosti 12,5 roku. To odpovídá snížení objemu dopravy na jednu polovinu, měřeno energeticky ekvivalentní hladinou trvalého hluku. Ještě lépe dopadají dvouvrstvé
5
otevřeně porézní odvodněné povrchy (tzv. Twinlayer). Zkušenosti z holandských dálnic prokazují, že i při velkém objemu dopravy lze dosáhnout trvalého snížení hluku o 7 dB po dobu osmi let. To odpovídá hlukově ekvivalentní redukci dopravy o 80 %!
Obr. 5: Časový průběh akustických vlastností povrchové vrstvy silnice (odchylky proti fiktivnímu referenčnímu povrchu hlukového výpočetního modelu StL - 86+) Poměr náklady - užitek u sanačních opatření na straně silnice Rozhodnutí pro protihlukový povrch vozovky musí současně zohlednit i ekonomické úvahy, jakož i aspekty provozní údržby. Při porovnání s opatřeními pro sanaci hluku, které bude nutno provést, pokud bude zvolen běžný povrch (vyšší protihlukové zdi, dodatečná protihluková okna), je hluk zmírňující povrch ovšem vždy účinným opatřením, nezávislým na typu silnice, určené k sanaci. K tomu příklad: úřad pro inženýrské stavby kantonu (Tiefbauamt des Kantons AG) provedl pro dva sanované úseky dálnice Al průzkum, který na základě modifikované metody SRU 301 prokázal, že uplatnění povrchu s drenážní vrstvou je ekonomicky účelné. Na prvním úseku "Walterwill - Gränichen" o délce cca 14 km byl odvodněný povrch již položen. Při zohlednění snižujícího účinku 4 dB proti průměrnému "černému" povrchu (referenčnímu povrchu) bylo možno ušetřit 17 000 m2 protihlukových stěn, což při současné ceně 1 200 franků na l m2 protihlukové stěny činí úsporu cca 20 mil. franků. U druhého, dosud nerealizovaného, úseku "Lenzburg - Birhard" bude možno ušetřit cca 3 300 m2 protihlukových stěn s náklady ve výši 4 mil. franků, pokud bude na 9 km dlouhém úseku položen odvodněný povrch s účinkem -4 dB. Jestliže v prostoru polovičního překrytí vozovky v Lenzburgu bude dodatečně uplatněn odvodněný povrch, přinese to úsporu ve výši 3,5 mil. franků, protože stavbu bude možno dimenzovat o 50 m kratší a o 3 m méně vodorovně vyloženou. V jiném případě se zkoušela kombinace protihlukových stěn a povrchu pro situaci částečné městské zástavby. Diagram účelnost/účinnost (SRU 301 mod.) na obrázku 7 představuje graficky tyto souvislosti pro různé výšky stěn (2 - 4 m): 100 % účinnost odpovídá úplnému dodržení mezních hodnot u všech k sanování určených, na hluk citlivých prostor uvnitř perimetru. Odvodněný povrch vede v každém případě k výrazně vyšší účinnosti při srovnatelných poměrech užitek/náklady (účelnosti). Bylo zde dosaženo snižujícího účinku -5 dB proti běžnému stárnoucímu povrchu (+2 dB), což odpovídá skutečné akustické konečné hodnotě EL -3 dB proti fiktivnímu referenčnímu povrchu výpočtového modelu StL-86+ (srovnej obr. 5). I když se vyjde z poloviční délky životnosti proti hustému černému povrchu a započítají se vícenáklady na 6
údržbu a periodické kontroly akustických hodnot povrchu, je položení odvodněné povrchové vrstvy spojeno s ekonomickými přednostmi. Nadto se sníží zatížení hlukem v celém koridoru podél dálnice a to nejen bodově u vysoce zatížených oblastí s překročenými mezními hodnotami.
Sada pneumatik č. Povrch DA twin = dvojvrstvý odvodněný asfalt Legenda: Vorbeirollpegel bei 80 km/h – Hladina hluku od pojíždějící pneumatiky při 80 km/h
Obr. 6: Hladina hluku od pojíždění 40 sad pneumatik pro různé povrchy vozovek Diagram účelnost/účinnost Účinnost (dosažení cíle)
Účelnost (užitek/náklady) Legenda: modelové propočty Částečná městská zástavba. Výška stěny 2,0 - 4,0 m Částečná městská zástavba. Výška stěny 2,0 - 4,0 m, povrch s účinkem -5 dB LSW = protihluková stěna Belag = povrch vozovky
Obr. 7: Diagram účelnost/účinnost podle modifikovaného SRU 301 pro kombinaci protihlukové stěny + odvodněný povrch vozovky (Kanton AG, 2005)
7
Konečně protihlukový povrch je ekonomicky účelným opatřením i v oblastech uvnitř obcí. Zvyšujícím se uplatněním těchto povrchů lze docílit významných úspor na nákladech na protihluková okna. Protože tiché povrchy vykazují k tomu i méně zatěžující spektrum kmitočtů, považují se i při subjektivním hodnocení za vynikající sanační opatření na straně zdrojů. Silnice se sníženým hlukem neslouží pouze postiženým občanům. Tišší provoz na silnicích je vždy též výhrou pro celou společnost.
Název originálu: Neue Rahmenbedingungen für die Strassenlärmsanierung in der Schweiz Zdroj: Strasse und Verkehr, č. 1-2/2006, s. 6 - 11 Překlad: Jiří Mencl Korektura: ODIS
8
