Sachverhalt
Der Beschwerdeführer ist Eigentümer des südlich an den Innenhof des Hotels [D.] angrenzenden Grundstücks GB Solothurn Nr. 515. Die Liegenschaft des Hotels (GB Solothurn Nr. 514) wurde zunächst von der Real Fund [D.] als Baurechtsinhaberin genutzt, später von der [C.] (Beschwerdegegnerin 2).
Die Baukommission der Stadt Solothurn erteilte im Jahr 2014 eine Bewilligung für den Umbau des Hotels, den Anbau eines hofseitigen Lift- und Treppenhauses und die Umgestaltung und Umnutzung des Innenhofs; im Jahr 2015 folgte eine Bewilligung für den Dachgeschossausbau. Nach Einsprachen des Beschwerdeführers schloss dieser mit der Real Fund [D.] am 4. Mai 2015 einen Vergleich, wonach auf eine Umnutzung des Innenhofs als Parkplatz verzichtet und dieser als Grünbereich, allenfalls Kinderspielplatz, genutzt werden sollte.
Am 12. August 2016 ersuchte die [C.] um Bewilligung zur Umgestaltung des Innenhofs. Die Baubehörde bewilligte dies am 4. April 2017 ohne Lärmgutachten. Auf die Lärmrügen betreffend die Terrasse trat sie nicht ein, da deren Nutzung als bewilligt galt. Das Verwaltungsgericht des Kantons Solothurn trat auf die Beschwerde betreffend Gestaltung und Nutzungsart des Innenhofs nicht ein und wies die Beschwerde im Übrigen ab (Urteil vom 8. August 2019, VWBES.2017.163).
Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten vom 16. September 2019 beantragte der Beschwerdeführer die Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids und die Anweisung der Baubehörde, vor einer neuen Baubewilligung ein Lärmgutachten für den gesamten Innenhof mit Garten und Terrasse sowie die Zustimmung des kantonalen Amts für Umwelt einzuholen. Das Verwaltungsgericht und die Beschwerdegegnerinnen beantragten Abweisung. Das Bundesamt für Umwelt BAFU hielt den angefochtenen Entscheid für nicht konform mit der Umweltschutzgesetzgebung.
Streitpunkt war im Wesentlichen, ob die Baubehörde vor der Bewilligung ein Lärmgutachten nach Art. 36 LSV hätte einholen müssen. Das Verwaltungsgericht verneinte dies mit dem Argument, der Innenhof sei keine Anlage im Sinne des USG, die Terrasse sei bewilligt, die Gästezahl im Innenhof begrenzt (ca. 30 Personen, Sommerhalbjahr, 8 bis 22 Uhr) und der Lärm durch Unterhaltungen nicht geeignet, Planungswerte der Empfindlichkeitsstufe III zu erreichen. Der Beschwerdeführer machte geltend, die Terrasse sei nicht bewilligt, habe wesentliche Änderungen erfahren, die Lärmausbreitung habe sich durch bauliche Änderungen verändert, ein privates Lärmgutachten zeige Grenzwertüberschreitungen und bis zu 90 oder 150 Personen fänden im Innenhof Platz. Das BAFU führte aus, die Nutzungsänderung der Terrasse sei bewilligungspflichtig und nicht bewilligt gewesen, und die Fassadenkonstellation verstärke die Schallreflexionen.
Erwägungen
Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gegen den letztinstanzlichen kantonalen Endentscheid ist gemäss Art. 82 lit. a, 86 Abs. 1 lit. d und 90 BGG zulässig. Der Beschwerdeführer ist als Nachbareigentümer nach Art. 89 Abs. 1 BGG zur Beschwerde legitimiert. Auf die Beschwerde ist einzutreten.
Das Bundesgericht legt den vorinstanzlich festgestellten Sachverhalt zugrunde (Art. 105 Abs. 1 BGG). Eine Berichtigung oder Ergänzung ist nur bei offensichtlicher Unrichtigkeit oder Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG möglich (Art. 105 Abs. 2 BGG). Eine Sachverhaltsrüge (Art. 97 Abs. 1 BGG) muss substanziiert vorgebracht werden.
Gemäss Art. 36 Abs. 1 LSV ermittelt die Vollzugsbehörde Aussenlärmimmissionen ortsfester Anlagen, wenn Grund zur Annahme besteht, dass die Belastungsgrenzwerte überschritten sind oder dies zu erwarten ist. Dafür genügt eine vorweggenommene Würdigung; es reicht, dass eine Überschreitung möglich erscheint und nicht ausgeschlossen werden kann. Die Behörde ist dann zur Ermittlung verpflichtet, ohne Ermessensspielraum. Hohe Anforderungen an die Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung dürfen nicht gestellt werden.
Die Vorinstanz hatte angenommen, die Terrasse sei bewilligt und eine Baubewilligung schliesse weitere Lärmabklärungen aus. Dem widerspricht das Bundesgericht: Die Belastungsgrenzwerte müssen während der gesamten Betriebsdauer einer Anlage eingehalten werden. Eine Baubewilligung verleiht keine wohlerworbenen Rechte in Bezug auf eine dem geltenden Recht widersprechende Lärmsituation; sie ergeht unter dem Vorbehalt späterer Emissionsbegrenzungen. Art. 36 LSV ist jederzeit anwendbar, auch nach einer Bewilligung. Eine kürzlich erteilte Bewilligung kann jedoch die Anforderungen an die Wahrscheinlichkeit einer Grenzwertüberschreitung erhöhen, wenn die Lärmimmissionen als rechtskonform beurteilt wurden und zusätzliche Immissionen nur gering sind; dabei sind die Umstände des Einzelfalls zu berücksichtigen.
Ob die Terrasse bereits bewilligt wurde, muss nicht beantwortet werden, da dies für die Frage der Lärmabklärung nicht entscheidend ist. Massgeblich ist der gesamte Lärm von Terrasse und Innenhof. Die Aufwertung der Terrasse durch besseren Zugang ist unbestritten, ebenso der Anbau eines…