ในบทความนี้เราจะมาว่าด้วยเรื่องของกำแพงกันเสียง (Noise barrier) โดยมีหัวข้อหลักดังต่อไปนี้
- ประเภทของกำแพงกันเสียง
- มาตรฐานและการทดสอบกำแพงกันเสียง
- หลักการออกแบบกำแพงกันเสียง
ปัญหามลภาวะทางเสียง (Noise Pollution) เป็นหนึ่งในประเด็นที่สำคัญสำหรับการพัฒนาเมืองและโครงสร้างพื้นฐานในประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีการจราจรหนาแน่น เช่น ทางหลวง, ทางด่วน, สะพานข้ามแม่น้ำ, และเส้นทางรถไฟ การใช้ Noise Barrier หรือ กำแพงกันเสียง จึงกลายเป็นหนึ่งในโซลูชั่นหลักในการช่วยลดเสียงรบกวนและปกป้องคุณภาพชีวิตของผู้ที่อาศัยอยู่ใกล้เคียง
ปัจจุบันในประเทศไทยได้มีการร่วมมือระหว่างหน่วยงานหลายภาคส่วน ทั้งองค์กรภาครัฐ สถาบันการศึกษา และหน่วยงานเอกชน รวมถึงห้องปฏิบัติการทดสอบด้านเสียง โดยมีเป้าหมายเพื่อกำหนดข้อกำหนดและแนวทางและมาตรฐานในการออกแบบ ติดตั้ง และทดสอบประสิทธิภาพของกำแพงกันเสียง รวมถึงการใช้วัสดุที่มีคุณภาพและเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในประเทศไทย รวมถึงยังมีการนำวัสดุทางการเกษตรและวัสดุรีไซเคิลมาพัฒนาให้ใช้งานในการป้องกันเสียงได้จริง
ประเภทของกำแพงกันเสียง (Noise Barrier)
1. กำแพงสะท้อนเสียง (Reflective Barriers)
- ทำหน้าที่สะท้อนเสียงออกไปในทิศทางที่ห่างจากพื้นที่ที่ต้องการป้องกัน
- มักทำจากวัสดุที่เป็นผิวเรียบเช่น ซีเมนต์ผสมเส้นใย, วัสดุโลหะ, วัสดุพลาสติก composite ต่างๆ ซึ่งมีคุณสมบัติการสะท้อนเสียงที่ดี
2. กำแพงดูดซับเสียง (Absorptive Barriers)
- ออกแบบมาเพื่อลดการสะท้อนเสียงโดยใช้วัสดุดูดซับเสียง เช่น วัสดุประเภทเส้นใยหรือแผ่นที่มีลักษณะเป็นรูพรุน
- เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่ที่มีการสะท้อนเสียงมาก เช่น ในเขตเมือง หรือมีสิ่งปลูกสร้างที่มีพื้นผิวสะท้อนในบริเวณนั้น
3. กำแพงผสม (Combination Barriers)
- รวมคุณสมบัติของกำแพงสะท้อนเสียงและกำแพงดูดซับเสียงเข้าด้วยกัน เพื่อให้สามารถกันเสียงและดูดซับเสียงได้ในตัวเดียวกัน
การออกแบบกำแพงกันเสียงที่สามารถกันเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้น
การออกแบบหลักๆ ที่จะทำให้ค่าการกันเสียงของกำแพงออกมาได้ดีก็คือ ความสูงของกำแพง และความยาว ที่เหมาะสมกับสิ่งที่เราต้องการจะป้องกันเสียงโดยพิจารณาจากแหล่งกำเนิดเสียงและสุดผู้รับเสียง
ในต่างประเทศ และหลายๆโครงการในประเทศไทย ยกตัวอย่าง เช่นทางหลวงหมายเลข 9 ก่อนการติดตั้งกำแพงกันเสียงจริงๆจะมีการทำ Acoustic simulation หรือแบบจำลองทางเสียง ขึ้นมาก่อนเพื่อดูว่ากำแพงที่จะติดตั้งไปสามารถลดเสียงได้กี่ dB ในสภาวะจริง
สำหรับกำแพงที่ถูกติดตั้งที่หน้างานจริง หรือจำลองการติดตั้งแบบ Outdoor ก็สามารถทดสอบสมบัติทางเสียงได้เช่นกัน คือการวัดค่า Sound Insertion Loss (SIL) โดยมาตรฐานการทดสอบ ISO 10847 เพื่อดูการลดทอนของเสียงเมื่อผ่านกำแพงตามภาพด้านบน และในปัจจุบันยังมีเทคโนโลยีในการทดสอบค่า Sound absorption แบบ in-situ หรือการทดสอบในรูปแบบที่มีการติดตั้งกำแพงจริงที่หน้างานแล้วโดยใช้วิธีการ Local Plan Wave ที่ใช้ Array microphone ในการ scan ไปยังผิวของวัสดุเพื่อวัดค่าการดูกกลืนของคลื่นเสียง
SONOCAT Peeters, F., Peeters, B., & Wijnant, Y. (2016). Determination of Acoustic Properties of Noise Barriers
มาตรฐานการทดสอบกำแพงกันเสียง
การทดสอบกำแพงกันเสียงนั้นสามารถทดสอบในห้องปฏิบัติการที่เป็นการทดสอบความสามารถของเสียงเมื่อส่งผ่านวัสดุ ในมาตรฐานการทดสอบ ISO10140-2 หรือ EN1793 หรือ ASTM E90 ที่จะทดสอบได้ออกมาเป็นค่า Sound transmission loss (STL) หรือ TL แยกรายความถี่ ตั้งแต่ 125Hz จนถึง 4000Hz หรือช่วงที่กว้างกว่า และจะประมวลผลออกมาค่า rating ที่เป็นค่าตัวเลขตัวเดียวเป็นตัวบ่งบอกประสิทธิภาพการกันเสียงของตัววัสดุเอง ในประเทศไทยสามารถนำไปทดสอบได้ที่ ALT Acoustic Laboratory Thailand แต่พอนำกำแพงกันเสียงมาใช้ในในสภาวะแวดล้อมจริงสิ่งสำคัญอย่างนึงที่จะนำมาประเมินว่ากำแพงนั้นกันเสียงได้เท่าไร คือการทดสอบค่า Sound Insertion Loss (SIL) โดยมาตรฐานการทดสอบ ISO 10847 หลักการคือการวัดค่าความแตกต่างระหว่าง มีกำแพง และไม่มีกำแพง ในมาตรฐานการทดสอบจะมีการบอกระยะการติดตั้งไมโครโฟน และ จุดไมโครโฟนอ้างอิง รวมถึงการเลือกใช้ Sound source
นอกจากนี้กำแพงบางประเภทที่มีการออกแบบให้มีการดูดกลืนคลื่นเสียง หรือดูดซับเสียง Sound absorption ก็สามารถทดสอบค่าเหล่านี้ได้จากทางห้องปฏิบัติการเช่นกัน ซึ่งจะใช้มาตรฐานทดสอบ ISO354 หรือ ISO11654 หรือ ASTM E423 โดยจะใช้ห้อง reverberation chamber หรือห้องเสียงสะท้อน ในการทดสอบ โดยจะทดสอบเป็นค่าสัมประสิทธิ์ของการดูดกลืนคลื่นเสียง NRC และค่า Sound absorption รายความถี่
หลักการออกแบบกำแพงกันเสียง
เพื่อให้การป้องกันเสียงเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ เราจำเป็นต้องดำเนินการตามขั้นตอนที่สำคัญ ดังนี้:
- ประเมินสถานการณ์เสียง
เราต้องรู้ระดับเสียงที่ต้องการการป้องกัน โดยการตรวจวัดระดับเสียงในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ หรือตรวจสอบจากข้อร้องเรียนเกี่ยวกับเสียงรบกวนจากชุมชนใกล้เคียง การประเมินนี้จะช่วยให้เราเข้าใจถึงลักษณะของปัญหาและกำหนดขอบเขตในการออกแบบกำแพงกันเสียงได้อย่างชัดเจน
- เลือกวัสดุป้องกันเสียงที่เหมาะสม
การเลือกวัสดุที่ใช้ในการสร้างกำแพงกันเสียงถือเป็นหัวใจสำคัญ วัสดุป้องกันเสียงสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก
- วัสดุสะท้อนเสียง (Reflective Materials): ช่วยสะท้อนเสียงกลับไปยังทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียง ลดการกระจายของเสียงไปยังพื้นที่ที่ต้องการความเงียบ
- วัสดุดูดซับเสียง (Absorptive Materials): ลดเสียงที่กระทบกำแพงโดยการดูดซับเสียง เพื่อลดเสียงสะท้อนและเสียงก้อง
นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณา วัสดุทางเลือก (Alternative Materials) ที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น วัสดุผสม หรือวัสดุที่มีการทดสอบในห้องปฏิบัติการในคุณสมบัติทางเสียง หรือการคำนวณทาง Acoustic Engineering เพื่อให้การป้องกันเสียงมีประสิทธิภาพสูงสุด
- การใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (SoundPLAN Modeling)
SoundPLAN เป็นเครื่องมือจำลองเสียงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายๆประเทศ และในประเทศไทย การใช้ SoundPLAN ช่วยให้การออกแบบกำแพงกันเสียงเป็นไปอย่างแม่นยำ ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลและสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่จำลองสถานการณ์จริง โดยใช้การคำนวณตามมาตรฐาน ISO 9613-2
ซอฟต์แวร์นี้ถูกใช้โดยองค์กรชั้นนำ เช่น:
- กรมทางหลวง และ การทางพิเศษแห่งประเทศไทย: สำหรับการออกแบบและติดตั้งกำแพงกันเสียงในโครงการทางด่วนและทางหลวง
- บริษัทรับเหมาก่อสร้างขนาดใหญ่: สำหรับโครงการก่อสร้างที่ต้องการลดเสียงรบกวนจากโคงการก่อสร้าง
- บริษัทที่ปรึกษาด้านสิ่งแวดล้อม: สำหรับการประเมินผลกระทบทางสิ่งแวดล้อม (EIA)
- สถาบันการศึกษาและการวิจัย: สำหรับการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการป้องกันเสียงใหม่ ๆ
การออกแบบโดยใช้ SoundPLAN จะช่วยให้คุณเห็นผลลัพธ์ของกำแพงกันเสียงก่อนการก่อสร้างจริง ทำให้เราสามารถปรับปรุงและปรับแต่งการออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ตอบโจทย์ทั้งด้านประสิทธิภาพและความคุ้มค่า
โดยการทำแบบจำลองจะมีการวิเคราะห์ทางเสียงในหลายรูปแบบ การวิเคราะห์ผลการจำลอง (Result Analysis) หลังจากทำการจำลองแล้ว SoundPLAN จะสร้างแผนที่เสียง (Noise Maps) และกราฟแสดงผลการลดเสียง:
- แผนที่เสียง (Noise Contour Maps): แสดงระดับเสียงในพื้นที่ก่อนและหลังการติดตั้งกำแพงกันเสียง
- การวิเคราะห์ผลกระทบต่อชุมชน (Community Impact Analysis): ช่วยประเมินว่ากำแพงกันเสียงสามารถลดระดับเสียงให้ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดได้หรือไม่
- การทดสอบความไวต่อการเปลี่ยนแปลง (Sensitivity Analysis): ช่วยในการปรับปรุงการออกแบบ โดยวิเคราะห์ว่าการเปลี่ยนแปลงของวัสดุหรือขนาดกำแพงมีผลต่อการลดเสียงอย่างไร
SoundPLAN ช่วยให้สามารถปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพของกำแพงกันเสียงได้ตามผลการวิเคราะห์:
- การปรับขนาดและรูปทรงของกำแพง: ปรับความสูง, ความหนา, และความยาวของกำแพง เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
- การเลือกวัสดุที่เหมาะสม: หากผลการวิเคราะห์พบว่าวัสดุที่เลือกไม่สามารถลดเสียงได้ตามที่ต้องการ สามารถเลือกวัสดุที่มีคุณสมบัติดูดซับเสียงหรือกันเสียงที่ดีกว่าได้
- การวิเคราะห์ต้นทุน (Cost Analysis): ประเมินต้นทุนของการก่อสร้างและวัสดุ เพื่อให้การออกแบบมีความคุ้มค่าและประหยัดงบประมาณ
ในหลายๆโครงการที่มีการจ้างที่ปรึกษาในด้าน Acoustic ในการคำนวณและออกแบบตามหลักการที่ได้กล่าวมาในข้างต้นก็จะสามารถมั่นใจได้ว่าแนวกำแพงกันเสียงที่ติดไปมีประสิทธิภาพสูงสุด และยังช่วยประหยัดงบประมาณในส่วนที่ไม่จำเป็น
By MR.Pitupong Sarapho Geonoise