 | Как сделать колодец
Тип информации:
Дата:
Регион:
Отрасль:
Специализация: ,
Сейчас все больше сельских поселков, а нередко и участки садово-огородных кооперативов, оборудуются системами централизованного водоснабжения. Казалось бы, уж тут-то никаких хлопот с водой. Но и здесь зачастую можно увидеть колодцы. Почему? Да потому, что многие (и не без оснований) считают — «своя», колодезная вода лучше, вкуснее, свежее. К тому же колодец служит как бы надежным страховочным фондом, поскольку общая система отнюдь не гарантирована от поломок и связанных с ними перебоев в подаче воды, а со временем, при увеличении числа потребителей, бывает, уже и не справляется с возросшими нагрузками. Там же, где централизованные системы отсутствуют, а открытые водоемы далеко, колодец оказывается единственным источником воды.
Словом, вряд ли кто откажется иметь на своем участке колодец. Однако не каждый решается соорудить его своими руками: дескать, подобное по силам лишь специалистам и умельцам. А между тем дело это на такое уж сложное, хотя, конечно, требующее знаний, навыка, смекалки. Но, как говорится, было бы желание, а все остальное приложится. Итак, попытаемся рассказать, как самому соорудить колодец.
Для начала надо решить, какой колодец строить — шахтный или трубчатый. Дальше будут показаны схемы устройства таких колодцев, причем с самым простым и древним способом доставки воды — с ручным приводом, который в том и другом варианте можно заменить электрическим насосом. Так что в этой части разница между ними невелика. Дело в другом. Шахтный колодец роют лопатой. Обычно наибольший его размер в свету 0,8—1,2 м, что позволяет уместиться в нем с инструментом и вместе с тем не выбрасывать лишнюю землю. Но поскольку приток воды в колодец (дебит) мало зависит от размеров его поперечного сечения, заманчиво сделать шахту совсем небольшого диаметра (от 50 до 300 мм), вставить в образовавшуюся скважину трубу соответствующих размеров, получив тем самым трубчатый колодец. Его, понятно, не выкопаешь лопатой, тут свои особенности проходки и требуются специальные орудия.
Какой же колодец строить — шахтный или трубчатый? Сделанные правильно, они имеют примерно одинаковый срок службы, в обоих случаях для строительства необходимы подготовительные работы, различные подъемные механизмы, инструменты и приспособления. Окончательное суждение может вынести только сам строитель, сообразуясь со своими возможностями. Посоветовать же остается одно: чем глубже вода, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что вышележащие породы не содержат много камней. Пробивать скважину самодельным инструментом через залегающий глубоко мощный «каменный» пласт—дело исключительно тяжкое. В таких породах шахтный колодец предпочтительнее.
Принимая решение о строительстве колодца, надо определить глубину залегания подземной воды, ее количество и качество, а также характер вышележащих пород. Обычно различные породы (глина, песок и др.) залегают в толще земли пластами. Если пласт способен отдавать воду при вскрытии шахтой, он является водоносным. Подстилает такой пласт водоупорная порода: она не отдает воду и не пропускает ее. Подземная (грунтовая) вода образуется за счет атмосферных осадков. Кроме того, колодцы часто питаются инфильтрационной водой, проникающей (фильтрующейся) через толщу грунта из окрестных рек, озер, прудов.
По условиям залегания и гидрогеологическим особенностям принято различать три основных вида подземных вод: верховодку, грунтовые и артезианские.
Верховодка , как следует из ее названия, — самая ближняя к поверхности земли вода, располагающаяся на относительно небольшой глубине над водоупорным пластом. Для водоснабжения верховодку обычно не используют и изолируют при проходке колодца, так как она не успевает, просачиваясь через грунт, достаточно очиститься от загрязнений. Запасы воды у верховодки невелики, непостоянны и зависят от количества выпадающих осадков. В местах, где водоупорный слой кончается, верховодка пропадает, стекая в нижележащий, более мощный горизонт. В засушливые периоды и зимой она также обычно исчезает.
Грунтовые — это подземные воды первого от поверхности, постоянно существующего водоносного горизонта. Как и верховодка, они относятся к безнапорным водам, то есть не имеют избыточного давления и, попав в шахту колодца, устанавливаются на том уровне, на котором находились в породе. При выходе такого пласта на поверхность земли возникают родники с их холодной, чистой и вкусной водой.
Артезианские воды в отличие от верховодки и грунтовых относятся к напорным водам. Они располагаются обычно на сравнительно большой глубине, где оказываются как бы зажатыми, сдавленными между двумя водоупорными слоями. Поэтому при вскрытии такого пласта вода поднимается по скважине, свободно изливается на поверхность земли, а нередко даже фонтанирует.
Место для будущего колодца проще всего выбрать, если неподалеку уже есть действующий колодец. Если же его нет, то лучше обратиться к специалистам, хорошо знакомым с гидрологической обстановкой в данном районе. Косвенные же признаки наличия подземной воды, часто встречающиеся в популярной литературе, к сожалению, нельзя считать абсолютно достоверными. Правда, в одном издании более чем столетней давности приводится довольно верный совет: «В долине или деревне, окруженной возвышениями, в каком бы то месте ни было, найдешь воду. Также можно найти воду на покатости косогора, при подошве коего находится видимый источник».
Имеющиеся в округе открытые водоемы и действующие колодцы позволяют достаточно точно определить глубину залегания грунтовой воды. Если они расположены поблизости от выбранной вами площадки, то достаточно показаний ватерпаса, когда же расстояние значительно, понадобится нивелир или барометр-анероид. Например, цена деления барометра 0,1 мм, что соответствует разнице в высоте 1 м; стало быть, коль скоро на уровне земли существующего колодца барометр показывает давление 745,8 мм, а в точке, где вы собираетесь рыть колодец, 745,3 мм, то 745,8 - 745,3 = 0,5 мм, и значит, вероятнее всего, шахту вам придется рыть на 5 м глубже. Однако самым надежным, но, увы, весьма трудоемким способом поиска воды является разведочное бурение. Место для колодца надо выбирать не ближе чем в 20—25 м от источников загрязнения: навозных куч, уборных, помойных ям, бань, скотных дворов и т. п. Не следует устраивать колодцы на склонах балок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать грунтовые воды.
Выбрав место для колодца, надо получить разрешение на его строительство в местном Совете народных депутатов, региональной гидрогеологической (гидрорежимной) партии и санэпидстанции.
Приступая к рытью колодца, необходимо очень серьезно отнестись к технике безопасности. Вот ее основные требования: Шахтный колодец состоит из оголовка, находящегося над поверхностью земли, ствола и водоприемной части. В зависимости от устройства водоприемной части различают колодцы несовершенные (неполные), совершенные (полные) и совершенные с зумпфом (подствольником). В первом крепь шахты не достигает подстилающего водоупорного пласта, приток воды здесь возможен через дно и боковые стенки; во втором крепь опирается на водоупорный пласт, приток воды — только через боковые стенки; в третьем зумпф представляет собой дополнительный резервуар, выполняемый в подстилающей водоупорной породе для увеличения запаса воды. Кроме того, запас воды может быть увеличен за счет расширения подводной части колодца в виде шатра. При толщине водоносного пласта до 2—3 м устраивают зумпф, а при большей — шатер. Однако запас воды в колодце и суточная потребность в ней должны быть по возможности согласованы, иначе вода будет застаиваться и загнивать. Поэтому для индивидуального водозабора рекомендуется только несовершенный колодец с притоком воды через донный фильтр (дополнительные боковые фильтры не дают здесь значительного увеличения дебита, а изготовить их сложно). Шахту несовершенного колодца не следует заглублять в водоносный пласт более чем на ^з его толщины, поскольку нижележащая вода, как правило, не питает колодец.
Донный фильтр делают из трех слоев щебня или гравия, беря для каждого очередного слоя в 6—8 раз более крупный материал. Толщина нижнего, находящегося в контакте с водоносной породой слоя 0,1 м, двух верхних — по 0,15 м. Если водоносный пласт сильно разжижен и приток воды обильный, гравийный фильтр насыпают на подведенный снизу под крепление шахты дощатый пол со щелями или отверстиями.
Оголовок колодца обычно выводят на 0,6—0,8 м над уровнем земли. Вокруг колодца делают глиняный замок шириной 0,5 м и глубиной 1,0—1,5 м, поверх которого рекомендуется устроить сплошную железобетонную отмостку. Стенки колодца выполняют из дерева, бетона, естественного камня или кирпича. Деревянный колодец лучше всего делать из дуба, который в надводной части стоит до четверти века, а в подводной — даже и сотню лет, но вполне пригодны лиственница, вяз, ольха. Для надводной части хорошим материалом служит сосна. Большинство других пород недолговечно, а некоторые придают воде неприятный запах и привкус горечи. Независимо от породы лес должен быть несухостойным, прямым, здоровым, без червоточен и плесени.
Деревянные колодцы строят обычно квадратными в плане — со сторонами от 0,7 до 1,4 м (чаще 1х1 м). Руководствоваться здесь надо только удобством работы в шахте. Сруб делают или из пластин, на которые разрезают бревна диаметром 22 см, или из цели-ковых бревен диаметром 15—18 см. Собирают сруб сначала на поверхности земли, и каждый его венец размечают для последующего правильного монтажа в шахте. Сопряжения бревен в углах сруба — в лапу без остатка с коренным шипом — потомком или без него. Венцы соединяют между собой 10-сантиметровыми нагелями, которые по вертикали ставят вразбежку. Чтобы исключить возможность отрыва нижних венцов от верхних, соседние венцы связывают стальными скобами, по углам сшивают брусками, а по середине каждой стороны — досками.
Есть три способа установки сруба в шахте: возведение со дна шахты, опускное крепление (наращивание сруба сверху по мере погружения его в грунт) и наращивание снизу.
Возведение со дна шахты применяют при глубине колодца не более 6 м, когда стенки шахты не обрушиваются и не вспучиваются, а приток воды несильный. Вырыв шахту на полную глубину, на дне ее устанавливают раму-основание, на которой и собирают сруб. Иногда на дно шахты кладут лежни (бревна, распиленные вдоль), на них пришивают пол и уже на этом основании монтируют сруб.
Опускное крепление рекомендуется для колодцев глубиной более 6 м. Работа здесь идет в такой последовательности. Вырыв шахту на глубину 3—6 м, сруб устанавливают на основание и выводят его из земли на три венца. Потом шахту углубляют примерно на 25 см, вынимая грунт под серединой стенок, не трогая углов. Все стороны сруба подпирают клиновыми подкладками. После этого выбирают грунт в углах. Осталось выбить клиновые подкладки и равномерно опустить сруб.
Если грунт рыхлый и сыпучий, сруб иногда застревает в шахте. Тогда его осаживают ударами по верхнему венцу. Если это не помогает, на верхнем венце устраивают из бревен и досок настил, на который помещают значительный груз. Когда и такая мера не дает желаемого эффекта, работу заканчивают третьим способом — наращиванием сруба снизу, о котором мы скажем чуть дальше.
Чтобы сруб легче было опустить в шахту, его основание уширяют в виде шатра, а нижнюю часть снабжают башмаком с режущим ножом.
Если грунт плотный и колодец сравнительно неглубокий, сруб, наращиваемый сверху, можно подвесить в шахте на веревках на высоте 0,5—1,0 м от дна. Тогда сруб не мешает выбирать грунт. Веревки подводят под каждый угол сруба серединой, а концы несколькими витками закрепляют на раме из бревен, установленной над шахтой. Веревки удерживают сруб за счет сил трения между ее витками и бревнами; стоит чуть ослабить веревку — и сруб опускается.
Наращивание снизу применяют, как правило, для глубоких колодцев. Особенность этого способа заключается в том, что в срубе через каждые 4—5 венцов делают венец с «пальцами» (то есть у двух нижних бревен концы длиннее на 0,4—0,5 м). Их закладывают в вырытые в стенках шахты горизонтальные углубления («заклады» или «печуры»), поджимают кверху домкратами и подклинивают. Благодаря «печурам» сруб надежно закрепляется в шахте.
Водоносные пласты — это обычно плывуны, они требуют особых методов работы. Так, если песок очень мелок и сильно разжижен, сруб прекращают опускать и устанавливают второй шатер — водосборный, отступив на 0,35—0,4 м от стенок основного шатра. Сборку второго шатра надо проводить снизу вверх очень тщательно, проконопачивая его мхом и зашивая рейками. При углублении шахты песок из внутреннего шатра закладывают между стенками, а воду откачивают.
В очень жидких плывунах на дне шахты со всех четырех сторон забивают шпунт (шпунт-перегородка, переборка) из досок на глубину 0,35 м между направляющими и распорными рамами. Затем удаляют грунт, не обнажая концы досок шпунтового ряда, после чего снова углубляют шпунт. Иногда возникает необходимость изолировать вышележащий водоносный пласт с плохой водой, пройти его шахтой. Делают это также с помощью шпунтового ряда досок, которые забивают снаружи сруба. Между шпунтом и срубом устраивают глиняный замок.
Бетонные колодцы отличаются высокой прочностью и долговечностью, они лучше других и в санитарно-гигиеническом отношении.
Для бетона, используемого в колодезном строительстве, следует применять портландцемент марки 400 (не ниже!). Песок лучше кварцевый, отмытый от загрязнений — глины и органических гумусовых примесей. Размеры частиц гравия или щебня не должны быть больше минимального расстояния между стержнями арматуры и четверти наименьшей толщины стенки. Состав бетонной смеси (цемент, песок, гравий или щебень) таков: 1:2:3 или 1:2,5:4 при водоцементном отношении, то есть отношении массы воды к массе цемента, 0,5—0,7. Для армирования бетона лучше всего применять специальную арматурную сталь с рифленой поверхностью (так называемая арматура периодического профиля), но можно и любую другую — прутковую или полосовую, а также проволоку. Важно только, чтобы металл не был поражен ржавчиной. Концы гладкой арматуры нужно загнуть или к ним приварить зацепы, тогда при растягивающих нагрузках бетон и арматура станут работать как одно целое.
Бетонные колодцы выполняют монолитными, из колец или пластин.
Строительство колодца из монолитного бетона ведут обычно в готовой шахте сплошным бетонированием между наружной и внутренней опалубками. Если глубина колодца значительна, обращаются к опускному способу. Действуют следующим образом: шахту бетонируют на небольшую глубину, а над землей продолжают выводить крепление на достаточную высоту. Затем подкапывают дно шахты и постепенно осаживают крепление. В нижней части крепления устраивают специальный режущий башмак. Но можно обойтись и без него, если бетонный ствол внизу (по высоте примерно 1 м) сделать слегка коническим — сужающимся кверху и со скошенной изнутри кромкой, усиленной сталью. Грунт вынимают до тех пор, пока стенки колодца не опустятся метра на два в грунт. А на поверхности земли снова устанавливают опалубку и наращивают крепление. Свежим стенкам дают окрепнуть 7—10 дней и продолжают углублять шахту вплоть до водоносного слоя.
Колодец из бетонных колец (особенно заводского изготовления) строится легче и быстрее. Однако кольца можно сделать и самому. Размеры их обычно принимают следующими: внутренний диаметр 0,8—1,2 м (только из соображений удобства работы в шахте), высота 0,7—1,2 м, толщина стенки из бетона 10—12 см, из железобетона — 6—8 см. Нижнему самодельному кольцу также лучше придать слегка коническую форму со скошенной изнутри нижней кромкой, а заводское приходится устанавливать на башмак с резцом.
Бетонные кольца чаще соединяют впритык, а чтобы предотвратить сдвиг их относительно друг друга, между ними устанавливают скобы из стали толщиной 4—5 мм и шириной 50—80 мм. Иногда, заботясь о более высокой плотности и прочности стыка, кольца соединяют в четверть (фальцевый стык), или враструб, скашивая ребро четверти. Круговую арматуру в железобетонном кольце располагают с расстоянием 160—200 мм, вертикальные стержни размещают через 250 мм.
При строительстве опускным способом может случиться, что обрушившийся грунт зажмет верхнюю часть крепления, тогда как нижняя продолжает опускаться, в результате чего оболочка окажется разорванной по стыку между кольцами. Чтобы подобного не произошло, кольца соединяют между собой накладками из полосовой стали шириной 40—60 мм и толщиной 5—10 мм, равномерно расположенными в трех-четырех местах по окружности. Накладки скрепляют скобами, согнутыми из стального прутка диаметром 16 мм, или болтами, которые пропускают в заранее оставленные при бетонировании отверстия. Еще надежнее соединить кольца при помощи забетонированных в их стенки стальных стержней, имеющих на концах кольцеобразные загибы, в которые вставляют болты.
Стыки между торцами колец в пределах водоприемной части уплотняют просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм. Ее укладывают в специальный желобок, отформованный в верхнем торце кольца. Швы между бетонными кольцами, находящимися выше, расшивают цементным раствором 1:3.
Мягкий грунт со дна шахты начинают выбирать от середины, а если он плотный, то сперва под кольцом вдоль ножа, когда же крепь осядет, вынимают середину.
Водоприемная часть бетонного колодца в целом такая же, как у деревянного, а значит, лучше всего, чтобы приток воды шел через дно, то есть делать колодец несовершенным. В случаях, когда водоносный пласт очень рыхлый, под кольцо подводят пол из толстых досок и насыпают на него гравийный фильтр.
В маломощных водоносных слоях приток воды в колодец иногда устраивают через боковые отверстия, которые выполняют горизонтальными, восходящими или У-образными. Последние с внешней стороны засыпают песком или мелким гравием, а с внутренней стороны — более крупным гравием. Другое решение — установить фильтры из крупнопористого бетона. Его готовят без мелкого заполнителя — песка, беря на одну часть цемента шесть частей гравия или щебня при водоцементном отношении 0,3—0,5. По размерам зерна гравия или щебня берут такими, чтобы они раз в десять были больше частиц песка водоносного слоя. Крупный заполнитель обволакивают сметанообразной смесью цемента с водой, укладывают в форму и слегка трамбуют. Из этого бетона при формировании нижнего водоприемного кольца делают два пояса высотой 15—20 см или же в опалубку закладывают в шахматном порядке заранее изготовленные кирпичи-вставки.
Колодцы из бетонных пластин строят; подобно деревянным срубовым. С такими пластинами можно управляться и без грузоподъемных приспособлений, поскольку их чаще отливают поперечным сечением 250х70 мм и массой 30—35 кг. Пластины ставят на растворе, в углах соединяют сваркой или отформованными концами в лапу. Поскольку опалубка под них несложная, пластины можно делать различных размеров и форм, «собирая» затем квадратные, прямоугольные, шести- и восьмигранные и даже круглые (из сегментов) колодцы. Высота сегмента 18 см.
Каменные и кирпичные колодцы строят, как правило, круглыми. Кирпич для них годится только красный, плотный, хорошо обожженный. Из естественных материалов применяют сланцы, плотные известняки и песчаники. У них обычно имеются плоские участки (постели), а если таких нет, камни обтесывают. Бут подбирают очень тщательно. Крупные и мелкие камни кладут отдельными слоями.
Ряды кладки выводят по возможности горизонтальными, с минимальными промежутками между камнями, которые не должны выступать ни с внутренней, ни с наружной стороны. Необходимо соблюдать перевязку швов, а камни класть к центру колодца узкой стороной (тычком), чтобы грунтом их не выдавило вовнутрь. Кирпич располагают тоже тычком, по радиусам. На внешней стороне швы забивают кирпичным щебнем и замазывают раствором.
Работу ведут наращиванием со дна шахты (при небольшой глубине) или обычным опускным способом, возводя кладку на опорном башмаке. Толщина бутовых стенок 35 см, кирпичных — не менее 25 см. Поверхности штукатурят, а подводную часть покрывают цементным раствором 1:2. Опасность разрыва кладки по высоте устраняют армированием анкерными тягами. Водоприемная часть этих колодцев такая же, как у рассмотренных ранее.
Трубчатый колодец начинают строить только тогда, когда выяснены плотность, твердость, устойчивость, или, как говорят, буримость пород. По этому признаку их условно разделяют на три группы:
-
- твердые, которые могут только дробиться и раскалываться; сыпуче-плывучие, отличающиеся неустойчивостью, склонностью оползать, осыпаться. В зависимости от вида пород практика бурения выработала соответствующие методы проходки и рабочие инструменты. И основная трудность тут не освоение этих методов, а как раз создание самодельных орудий проходки.
Поэтому, когда характер пород выяснен, подумайте, нельзя ли устроить очень простой, но замечательный по идее абиссинский забивной колодец . Еще век назад его описал К. И. Маслянников:
«Абиссинский (или нортоновский) колодец, этот отличный снаряд, почему-то, к сожалению, забыт в практике и в специальной печати. Главная часть колодца — наконечник из трубы диаметром 1 ^ 1 1 ^ и 2 дюйма и состоит из продырявленной газовой трубки вроде фильтра, снабженного на конце копьевидным утолщением, а внутри клапаном в виде шарика. Следующая принадлежность — копер (легкий треножник) и баба. Когда желают получить воду в данном месте, устанавливают треножник, навинчивают наконечник на газовую трубу, на которую надевают бабу, и бабой заколачивают трубу в землю. Затем навинчивают насос. Абиссинский колодец испытывался в 1869 г. возле Царского Села в нескольких местах и с большим успехом. Так, в одном первое колено было вколочено за 10 минут на глубину 10 футов (1 фут= 0,304 м) и вода показалась в трубке с уровнем в 3 фута. Насос давал воду в количестве 1 ведра в минуту. В другом, через 20 минут, на глубине 2 сажени (1 сажень =2,133 м) колодец был установлен и давал воду в количестве 1,5 ведра в минуту. Снятие колодца потребовало еще меньше времени, чем его установка». Достоинства абиссинского колодца очевидны:
устроен он очень просто, его можно быстро сделать и еще быстрее демонтировать. Но приведенная конструкция имеет примитивный фильтр (просто перфорированная трубка) и способна поднимать воду с глубины не более 7 м, поскольку использует всасывающий насос, действующий за счет атмосферного давления. Правда, колодец легко модернизировать, сделав фильтр сетчатым и применив погружной насос. Например, серийно выпускаемый глубинный садовый марки НГ-1 (производительность 15 л/мин, глубина подъема 30 м, длина с фильтром 1064 мм, присоединительный размер корпуса труб 1 1 ^ дюйма).
Можно даже обойтись без копра. В открытую яму глубиной около 1 м закапывают трубу с фильтром, по которой на веревках, перекинутых через блоки, может двигаться баба массой 25—30 кг. Она ударяет по укрепленному ниже стальному хомуту-подбабку и загоняет трубу в грунт. По мере заглубления колодца бабу и подбабок передвигают вверх по трубе, а на нее навинчивают следующую и т. д. Время от времени проверяют, не появилась ли вода в трубе, опуская в нее на шнуре небольшую тонкую трубку, которая при соприкосновении с водой издает характерный хлопок. Колодец заглубляют до тех пор, пока уровень воды в трубе не установится на 0,5—1 м выше верхнего края фильтра.
Понятно, что забивной колодец можно устроить лишь там, где водоносный пласт состоит из рыхлых зернистых пород (песок, мелкий гравий), а вышележащие породы тоже не слишком тверды и не содержат большого количества валунов.
Но то, чего не удается сделать одним лишь «битьем», достигается сверлением (вернее, бурением) твердых пород. Однако соорудить у себя на участке нечто подобное промышленной бурильной установке, конечно же, задача непосильная. На помощь приходит ручная ударно-вращательная проходка скважины , когда пластичные породы «одолевают» вращаемыми вручную бурами, а твердые и сыпуче-плывучие пробивают долотами и стаканами, которые раз за разом поднимают на штангах и вновь сбрасывают в забой. Рабочие органы этих орудий надо периодически осматривать, затачивать и при необходимости ремонтировать.
Буры изготовляют различных конструкций. С пластичными породами хорошо справляется так называемая ложка. Этот бур (рис. I—62) представляет собой полуцилиндр, свернутый из листовой стали с отогнутой режущей кромкой. Ложка забирает породу вертикальной и нижней режущими кромками и удерживает в своей полости. Низ ложки выполняют в форме ковшеобразного резца или с левой стороны отгибают в виде резца, а с правой — в виде выступа, между которыми пропускают и приваривают к телу орудия сверло по металлу. Ложковые буры делают с определенным вертикальным смещением — эксцентриситетом (е=10—15 мм), благодаря чему образуется скважина большего, чем у ложки, диаметра. Подобное «уширение» необходимо потому, что при опасности обвалов стенок скважины ее бурение и закрепление обсадной трубой ведут одновременно.
Иногда на пластичных, не обваливающихся породах применяют самодельный аналог простого садового бура—укрепленный на штанге стальной диск с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая недопустимое искривление ствола скважины. И если с этим еще как-то можно бороться установкой центрирующего пояска, то об уширении скважины под обсадную трубу не может быть и речи.
Для бурения плотных глин и суглинков с гравием применяют так называемые змеевики. Нижнему режущему лезвию этого орудия придают форму ласточкина хвоста и закаливают. Изготовить самому такой змеевик трудно, но можно использовать ледовые рыболовные буры или же отслужившие свое шнеки сельхозмашин. К отрезку из 3—4 витков шнека снизу приваривают сверло по металлу, а сверху — отрезок трубы для соединения со штангами. Ударные инструменты—долота изготовляют в заводских условиях, отковывая из цельных заготовок закаливающейся стали в специальных штампах. Формы их весьма разнообразны. Зубильное долото применяют для пород сравнительно невысокой твердости; двутавровое — для более твердых; крестовое — для твердых трещиноватых, в которых другие долота могут заклиниваться; скругляющее разрабатывает скважину более правильной округлой формы (двумя последними проходят также валунно-галечниковые пласты), пирамидальным дробят большие валуны. Угол заострения (двугранный угол) у долот для сравнительно мягких пород 70— 80°, а для твердых и валунно-галечниковых — 110— 130°.
Однако эти сведения нужно воспринимать как своеобразную информацию к размышлению. Изготовить такие долота без специального заводского оборудования чрезвычайно сложно, а вот позаимствовать их конструктивные принципы и формы при создании самодеятельных аналогов вполне резонно. Ведь для своих нужд их можно сделать составными: корпус сварить из мягкой стали, а режущую часть набрать из вставных зубильных лезвий, которые можно прогреть, вручную отковать и закалить.
Хотя, как мы знаем, есть долота, предназначенные именно для дробления валунов, все же в ряде случаев камни проще извлечь на поверхность, нежели дробить в забое. На сей счет самодеятельными бурильщиками придумано немало хитроумных устройств: различные «пауки», вилки с пружинящими зубьями и другие приспособления. Например, на ва-лунно-галечниковых отложениях, спаянных суглинком, нередко приходится поступать так: сначала размачивают суглинок, а потом заостренной штангой с приваренной на конце пластинкой выворачивают валун и ловят его в специальный сачок.
Эксцентрическое долото и расширитель применяют для разработки уширенной скважины под обсадную трубу. В сквозном окне корпуса расширителя установлены на оси два стальных закаленных и подпружиненных резца, которые полностью раскрываются лишь под нижним обрезом обсадной трубы, скалывая со стенок скважины лишнюю породу, а убираются, когда при ходе вверх инструмент вновь попадает в трубу.
Для бурения рыхлых, сыпучих и обломочных пород (пески, гравий, галечник, ил), в том числе наполненных водой, а также для чистки скважины после работы долотом применяют желонку. Она представляет собой обычно 2—3-метровый отрезок трубы, снабженной внизу башмаком с клапаном, а вверху — устройством для соединения со штангами, позволяющим, кроме того, поворачивать желонку вверх клапаном, чтобы убрать набившуюся породу. Клапан, как правило, делают плоским из стальной пластины с резиновым уплотнением или без него, а при небольших диаметрах применяют и шариковый клапан. Желонка — инструмент тоже ударный. Ее башмак врезается в породу, клапан приподнимается, и порода входит в трубу. Бурильщику, который впервые «изобретает» этот инструмент из случайных материалов, порекомендуем не гнаться за производительностью и сделать желонку покороче, скажем, около метра, и с боковым окном, чтобы можно было рукой дотянуться до клапана и очистить желонку от породы. Косынки и конус в верхней части желонки предназначены для того, чтобы при подъеме не зацепиться за обсадную трубу.
В качестве буровых штанг для колодцев глубиной до 25 м обычно используют газовые трубы диаметром до 42 мм. Отбирая их, надо внимательно осмотреть сварные швы, потому что при плохом качестве они легко расходятся от скручивающих нагрузок. Соединять штанги рекомендуется конической резьбой, но при самодельном изготовлении инструмента для этого, как правило, обращаются к фланцам. Цилиндрические резьбы от ударов сминаются, и развернуть их потом очень трудно. Если нет подходящих труб, штанги можно сделать деревянными с металлическими наконечниками и соединять их внахлестку. Разумеется, прочность и долговечность подобной конструкции оставляют желать лучшего.
Конечно, процесс ручного ударно-вращательного бурения можно облегчить, применяя лебедки и рычаги (балансиры), но все равно уже на глубине около 10 м проходка оказывается очень трудоемкой, длинные штанги гнутся, непросто избежать искривления оси скважины, много времени уходит на свинчивание-развинчивание штанг, возникает опасность их разрыва. И особенно нудной эта работа становится, когда бур «не идет», натыкаясь на камни...
Делу можно заметно помочь, если штанги заменить стальным канатом—тросом. Тем самым мы приходим к так называемому ударно-канатному способу бурения . В качестве ударного инструмента здесь применяют те же долота и желонку, но вместо вращательных буров — стакан-грунтонос. Раз за разом инструмент, подсоединенный к тяжелой ударной штанге, поднимают в скважине на высоту 1—1,5 м и резко сбрасывают. Для этого проще и компактнее приспособить вращающийся барабан диаметром 250—300 мм. Оттягивают трос веревкой, один конец ее набрасывают двумя-тремя витками на барабан, а другой соединяют с канатом посредством скользящего зажима. При отсутствии механического привода барабан можно вращать вручную, соорудив его по типу старинного донецкого ворота. Такой ворот диаметром до 2 м сколачивают из толстых досок, чтобы, сосредоточив его массу в основном на ободе, максимально использовать силы инерции.
Свойство стального троса несколько раскручиваться при нагрузке и опять закручиваться после ее снятия обеспечивает рабочему органу возможность поворачиваться при каждом ударе на некоторый угол, вырабатывая круглую скважину. Для этого трос с ударной штангой соединяют через специальное устройство — канатный замок Трос протягивают во втулку 3, которая может свободно вращаться в замке и перемещаться вдоль оси. Конец троса расчаливают на отдельные проволоки, очищают до металлического блеска и вырезают пеньковый сердечник. Потом проволоки загибают вверх, чтобы они смогли войти в коническую расточку втулки, затягивают туда канат и заливают каким-либо легкоплавким металлом. Опорная шайба 2 предохраняет корпус от расклепывания при ударах, а через отверстия 4 вытекает попавшая в замок вода.
Все познается в сравнении. И, наверное, только тот, кому пришлось поработать штангами, способен в полной мере оценить все достоинства ударно-канатного способа. Скважина в этом случае идет совершенно отвесно, прямолинейно, а о быстроте подъема и спуска инструмента не приходится и говорить, особенно если использовать лебедку с механическим приводом. Меняя инструмент, ударно-канатным способом проходят любые породы.
Однако мы не будем останавливаться здесь на подробностях в надежде, что строитель колодца сумеет сам приспособиться к «своим» породам, пробуя тот или иной инструмент. Скажем только, что дело часто облегчается, если в забой подливать воду. В ряде случаев рекомендуется увеличить массу ударной штанги, сделав ее составной с фланцевыми (а не с резьбовыми) соединениями.
Обсадные трубы для колодца лучше всего стальные, они прочнее других и легче соединяются. Впрочем, годятся асбестовые, пластмассовые, чугунные. Стальные обсадные трубы соединяют резьбовыми муфтами или сваркой; в последнем случае для удобства в работе трубу сначала нарезают на отдельные 3—4-метровые звенья. Линию разреза делают с мысиком, чтобы в последующем, при сварке, облегчить центрирование и стык не имел больших зазоров. Каждый разрез обязательно помечают краской. Звенья перед сваркой центрируют при помощи кондуктора. Шов встык полезно укрепить фланговыми швами с помощью накладок.
Звенья обсадных труб можно соединить на болтах при помощи стальных накладок шириной 15, длиной 100—200 и толщиной 5—7 мм. Узкие кромки накладок надо срезать под углом 30°, чтобы в трубе за них не цеплялся инструмент, а снаружи они легче проходили через грунт. На внутренних накладках нарезают резьбу Мб или М8 для крепежа. Стальные или чугунные обсадные трубы можно соединить без внутренних накладок, нарезав резьбу непосредственно в стенках звеньев.
Чтобы стык получился водонепроницаемым, его закрывают так называемой «мокрой» муфтой, которую выполняют из нескольких полосок стеклоткани на эпоксидном или другом надежном синтетическом клее. Но прежде стык необходимо очистить от загрязнений, ржавчины и тщательно обезжирить ацетоном или растворителем для нитроэмали. В тех же составах надо промыть и стеклоткань, а затем просушить 2—4 часа. Обматывать стык нужно полосками разной ширины (каждая верхняя должна быть на 20—30 мм шире нижней) и перекрывать ее кромки. «Мокрая» муфта после отвердения клея становится весьма прочной, но все равно следует поставить наружные накладки и прижать ими стеклоткань, предупреждая сдвиг уплотнения при трении о грунт.
На нижний торец обсадной трубы устанавливают башмак — гладкий или с зубьями (фрезер), концы которых закаливают или чугунят.
Одна из самых досадных и, увы, нередко случающихся в процессе бурения неполадок — обрыв инструмента. Как извлечь из глубины скважины оставшуюся там часть рабочего устройства? Для этого и придуман специальный ловильный инструмент. Например, оторвавшиеся штанги вытаскивают при помощи ловильного винта. Делают его из закаливающейся стали по типу метчика, которым нарезают резьбу. Но если такой винт не удается вставить в отверстие штанги, применяют ловильный колокол, снабженный внутренней конической резьбой и продольными канавками для стружки. Иногда оторвавшуюся штангу удобнее подхватить под муфту с помощью так называемого «счастливого крюка», изогнутого в горизонтальной плоскости. На рисунке показан ловитель для подъема ударной штанги с инструментом, когда при ударно-канатном бурении канат вырывается из замка. Входя в это приспособление, канатный замок торцом своей верхней части приподнимает траверсу 2, штифты 3 освобождают зубья 4 и ловитель захватывает замок за конические проточки. В более массивных ловителях удается обойтись без траверсы и штифтов. Вместо винтовых пружин можно использовать кольцевую резину от велосипедной камеры.
...Но вот наступает радостный момент: в скважине показалась вода, а значит, главные трудности позади. Однако вопросы все равно остаются. Например, как устроить водоприемную часть колодца? Тут многое зависит от того, что собой представляет водоносный слой. Если в нем, у нижнего торца обсадной трубы, удается выработать желонкой достаточную полость, которая исправно заполняется водой и при этом не затягивается, не заиливается, то лучшего и желать не следует, поскольку можно обойтись без фильтра.
Но все-таки чаще фильтр оказывается необходимым. Тогда лучше его детали изготовлять из одного и того же металла, это уменьшит вероятность возникновения электрохимической коррозии. Обычно фильтр делают сетчатым. Трубу для него можно взять готовую или же свернуть из листа, предварительно просверлив в нем отверстия и зачистив их от заусенцев. На перфорированную часть трубы наматывают проволоку с зазором между витками 1,5—2 мм для прохода воды. Проволоку приваривают или припаивают к трубе по концам и в нескольких местах по длине фильтра. Затем на проволоке закрепляют с помощью сварки, пайки или сшивки фильтрующую сетку из меди, латуни, фосфористой бронзы или аналогичных материалов. Сетка должна быть тканая, полотняного или саржевого переплетения с квадратными, прямоугольными или нулевыми ячейками. Проволока на перфорированном участке позволяет увеличить скважность фильтра, то есть его пропускную способность.
Если применяют сварку или пайку, то сначала эту операцию проводят на одном краю сетки, затем натягивают ее на трубу, а потом закрепляют второй край. Сшивают же сетку следующим образом. Перед обтяжкой измеряют окружность трубы и отрезают сетку с припуском для заправки концов. Их загибают внутрь, а в местах изгиба вставляют проволочные стержни диаметром 2,5— 3 мм, чтобы не порвать полотно при стягивании краев. Для сшивки используют проволоку. Верхнюю и нижнюю кромки сетки приваривают или припаивают к трубе.
Водоприемная часть колодца под фильтром должна иметь глухой резервуар, который послужит сборником проникших через сетку песка и ила. Излишне заботиться о том, чтобы фильтр задерживал мельчайшие фракции, поскольку они пройдут через фильтр и затем либо вынесутся потоком воды на поверхность, либо осядут в отстойнике. Тогда образуется окружение из более крупных частиц песка или гравия, которое обладает естественными фильтрующими свойствами.
Фильтр вставляют в обсадную трубу с помощью штанги, после чего, удерживая его штангой, обсадную трубу приподнимают. Происходит обнажение фильтра — он оказывается открытым. В колодцах с напорной (артезианской) водой между фильтром и обсадной трубой устанавливают сальник из резины или просмоленного пенькового шнура.
Можно сделать фильтр и из крупнопористого бетона — материала, о котором мы уже говорили. Такие фильтры выполняют в виде трубчатых блоков длиной 200—400 мм и толщиной стенки 30—35 мм, которые помещают в трубчатый каркас с окнами и по торцам скрепляют цементным раствором. Уже через сутки конструкция готова к тому, чтобы опустить ее в скважину. Фильтр из крупнопористого бетона монтируют и на внутреннем перфорированном каркасе, установив всю колонну блоков на деревянной пробке. При значительном дебите скважины фильтр целесообразно расположить ниже статического уровня воды, а сальник сделать гравийным, как показано на том же рисунке. Тогда в полости обсадной трубы над фильтром образуется большее пространство для насоса. В ряде случаев фильтр можно сделать, как в шахтном колодце, насыпав на дно скважины слой мелкого гравия толщиной 30—40 см.
Заканчивая наш рассказ о колодцах, нельзя обойти вниманием самый трудный случай, когда скважину бурят в многометровых валунно-галечниковых отложениях. Таких мест не так уж много, однако они есть.
И все-таки здесь тоже успешно действуют самодельные трубчатые колодцы. Устройство, можно сказать, типичного для таких геологических условий трубчатого колодца показано на рисунке 1—75. Каменный слой проходят скважиной возможно большего (около 300—350 мм) диаметра, чтобы из нее проще было извлекать валуны. Временно ее обсаживают любым подручным материалом, даже кровельным железом или досками. А пройдя «каменный» пласт, бурят обычную скважину.
А можно поступить иначе: валунную толщу пройти шахтным колодцем, а с его дна пробурить трубчатый или даже забить абиссинский. Кстати, последний вариант следует рекомендовать тем, кто имеет дело с артезианской водой. Вскрывать шахтой такой водоносный слой опасно: лучше, отрывая шахту, остановиться на отметке на 1—1,5 м ниже статического уровня воды, а потом забить трубу, как для абиссинского колодца. Артезианская вода будет подниматься по этой трубе, и в шахте установится запас воды, соответствующий ее статическому уровню. Вот и получается своеобразная комбинация шахтного и трубчатого колодцев.
И еще об одном, пусть не главном, но все же немаловажном обстоятельстве. Служа источником воды, колодец, конечно же, в первую очередь играет сугубо функциональную роль. Однако его надземная часть и прилегающая площадка, оформленные с выдумкой и вкусом, могут стать существенным элементом декоративного убранства участка, придать ему нарядный вид, украсить усадьбу. И в самом деле: затратив столько сил на сооружение колодца, надо позаботиться, чтобы он радовал глаз, выглядел красиво. Ну, например, так, как на рисунке I—76 нам рекомендуют архитектор и художник.
пластичные, способные резаться и давать стружку;
Источник информации:
| |
|  |
