Sachverhalt
Die Anlagestiftung [A.] (Beschwerdeführerin, Baugesuchstellerin) plante auf dem sogenannten 'Bürgli-Areal' in Zürich-Enge (Bederstrasse 67-83) eine Wohnüberbauung mit 124 Wohnungen und sechs Ladenlokalen. Die Parzelle Kat.-Nr. EN1534 (7'610 m2) liegt in der fünfgeschossigen Wohnzone W5, ist der Empfindlichkeitsstufe (ES) III zugeordnet und ist lärmbelastet.
Die Bausektion der Stadt Zürich erteilte am 2. Oktober 2018 die Baubewilligung. Zusammen damit wurde die Gesamtverfügung der Baudirektion des Kantons Zürich vom 20. Juni 2018 eröffnet, welche die Einhaltung der Lärm-Belastungsgrenzwerte und die Lage in einem Perimeter des Katasters der belasteten Standorte betraf.
Nachbarn (A. und B. [B.] , [C.] , [D.] , [E.] , [G. AG] , [F. AG] ) sowie [H.] erhoben Rekurs ans Baurekursgericht des Kantons Zürich. Dieses vereinigte die Verfahren und hiess den Rekurs der Bauherrin am 10. Mai 2019 teilweise gut, die übrigen Rekurse wies es ab. Die Nachbarn erhoben Beschwerde ans Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, das am 27. Februar 2020 (VB.2019.00394) die Beschwerde guthiess und den Entscheid des Baurekursgerichts, die Baubewilligung und die Gesamtverfügung aufhob.
Die Bauherrin gelangte mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht und beantragte die Aufhebung des vorinstanzlichen Urteils und die Rückweisung an die Vorinstanz, eventualiter die Erteilung der Baubewilligung. Die Baudirektion und die Bausektion beantragten die Gutheissung, das Verwaltungsgericht die Abweisung. Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) legte sich in seiner Stellungnahme vom 20. Oktober 2020 nicht abschliessend fest, ob das Projekt mit dem Bundeslärmschutzrecht vereinbar sei.
Die Lärmbelastung: Tagsüber werden die Immissionsgrenzwerte (65 dB(A)) an den Fassaden zwischen EG und 4. OG um maximal 1 dB(A) überschritten. Nachts (Grenzwert 55 dB(A)) betragen die Überschreitungen bei lärmempfindlichen Räumen bis zu 5 dB(A). Von den 124 Wohneinheiten sind 99 nachts in mindestens einem Raum betroffen (rund 80 %).
Streitig war, ob alle verhältnismässigen Massnahmen nach Art. 31 Abs. 1 LSV ergriffen wurden und ob eine Ausnahmebewilligung nach Art. 31 Abs. 2 LSV erteilt werden kann.
Erwägungen
Eintreten: Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gegen einen kantonal letztinstanzlichen Endentscheid über eine Baubewilligung ist gegeben (Art. 82 lit. a, Art. 86 Abs. 1 lit. d, Art. 90 BGG). Die Beschwerdeführerin als Baugesuchstellerin ist legitimiert (Art. 89 Abs. 1 BGG). Auf die Beschwerde ist einzutreten.
Rechtlicher Rahmen: Gemäss Art. 22 USG und Art. 31 LSV darf eine Baubewilligung für lärmempfindliche Gebäude nur erteilt werden, wenn die Immissionsgrenzwerte eingehalten werden können, sei es durch Anordnung der lärmempfindlichen Räume auf der lärmabgewandten Seite oder durch bauliche bzw. gestalterische Abschirmmassnahmen. Ist dies nicht möglich, ist nach Art. 31 Abs. 2 LSV eine Ausnahmebewilligung nur bei überwiegendem Interesse und Zustimmung der kantonalen Behörde möglich. Eine Ausnahmebewilligung setzt voraus, dass alle verhältnismässigen Massnahmen ausgeschöpft wurden; der Nachweis obliegt dem Baugesuchsteller. Bei starker Grenzwertüberschreitung ist eine vertiefte Auseinandersetzung mit dem Lärmschutz erforderlich. Ausnahmen dürfen nicht generelle Gründe berücksichtigen, die praktisch immer angeführt werden könnten.
Massnahmenprüfung: Das Bundesgericht bestätigt die Vorinstanz, wonach die Bauherrschaft darlegen muss, welche Massnahmen geprüft, gewählt oder verworfen wurden. Zahllose Variantenstudien sind nicht erforderlich, wohl aber eine nachvollziehbare, gründliche Auseinandersetzung mit dem Lärmschutz bezogen auf die konkrete Parzelle und Nutzung. Die Aussagen der Fachstelle und der Gesamtverfügung ('alle infrage kommenden Massnahmen wurden evaluiert') genügen nicht. Ebenso wenig reichen blosse Feststellungen, dass keine weiteren zumutbaren Massnahmen möglich seien, oder Hinweise auf unwirksame Massnahmen. Die Lärmbelastung ist erheblich: Die Empfindlichkeitsstufe III ist für Mischzonen bestimmt, reine Wohnzonen sind grundsätzlich der ES II zugewiesen; die Lärmvorbelastung wurde bereits bei der Zuordnung zur ES III berücksichtigt und darf bei der Ausnahme nicht doppelt gewichtet werden. Die Nachtüberschreitung von bis zu 5 dB(A) wiegt wegen der logarithmischen Skala und der Aufweckschwelle von rund 60 dB(A) schwer.
Keine Verletzung von Verfahrensrechten: Die Vorinstanz musste die Massnahmenprüfung nicht von Amtes wegen nachholen oder zurückweisen; diese Abklärung obliegt dem Baugesuchsteller. Eine Verletzung des rechtlichen Gehörs (Art. 29 Abs. 2 BV), des Willkürverbots (Art. 9 BV) oder der derogatorischen Kraft des Bundesrechts (Art. 49 Abs. 1 BV) liegt nicht vor.
Unzulässige Noven: Der Bericht der Architekten und Bauphysiker vom 18. Mai 2020 wurde als neues Beweismittel…