Сооружение шахтных колодцев. Шахтные колодцы. Установка донного фильтра

Водоснабжение загородного или дачного дома – задача первостепенная, и, если жилье находится вдалеке от централизованного водопровода, решается только обустройством собственного колодца или питьевой скважины. Одним из решений, которое помогает подвести воду из автономного источника воды, является трубчатый или шахтный колодец.

Разновидности колодцев для снабжения питьевой водой

Водозаборные объекта бывают:

Трубчатыми;
Шахтными.

Трубчатое сооружение – это, проще говоря, колонка, или абиссинский колодец, который все видели и пользовались в поселках городского типа или деревнях. Для подъема воды на поверхность используется ручной насос, а это означает, что вода, которая поступает из трубчатого колодца, залегает неглубоко. Это – быстровозводимая конструкция, на ее обустройство уйдет максимум 2 рабочих дня, и делается такой колодец бурением скважины или уплотнением грунта забиванием трубы. То есть, конечный результат обустройства трубчатого колодца – стандартная скважина небольшой глубины, которую затем обустраивают фильтрами грубой очистки и насосом, часто электрическим, а не ручным.

При бурении скважины в слабом или рыхлом грунте, а также при глубоком бурении скважину укрепляют обсадными трубами, чтобы стенки отверстия не осыпались и не загрязняли питьевую воду. Обычно обсадные трубы берут небольшого диаметра, поэтому их соединяют между собой резьбовым соединением, что позволяет добиться большой герметизации стыков скважин.

Разновидности трубчатых абиссинских шахтных колодцев:

Колодец мелкого заглубления (глубина шурфа – ≤ 40 м). Колодец ≤ 9 м глубиной обустраивают забивкой трубы, которая сразу будет работать как обсадная. Но это можно сделать в рыхлом (песчаном, супесчаном) грунте;
Сооружение глубокого заглубления (≥ 40 м). Шурф глубиной ≤ 50 м делают ударно-канатным способом, колодцы глубиной ≥ 50 м – колонковым или роторным способами.

Технические требования к колодцам просты:

Именно из-за мелкой глубины такое сооружение не рекомендуется бурить рядом с ватерклозетами, сточными канавами, септиками и выгребными ямами. Также следует (по возможности) бурить на самом высоком участке двора.

Поэтому, прежде, чем бурить шурф для колодца по трубчатому типу, необходимо провести геологические и геодезические исследования грунта. Результат исследований помогут не только определить местоположение скважины, но и выбрать способ бурения, размер трубы, тип грубого фильтра, модель насоса, и т.д.

Важно: пространство между обсадными трубами и грунтом обязательно следует засыпать глиной. Этот уплотняющий слой называется обратной засыпкой, и работает как водный барьер от попадания в скважину грунтовых и дождевых вод.

Достоинства и недостатки

вода в трубчатом колодце всегда будет чистой, так как скважина надежно защищена обсадными трубами, обратной засыпкой и фильтром грубой очистки, который монтируется на конце обсадной трубы в виде перфорированного наконечника;
Колонку можно пробурить рядом с домом;
Подъем воды ведется с планируемого горизонта;
Правильно пробуренная и обустроенная скважина дает полноценный дебет чистой питьевой воды.

Недостатки:

Если водный горизонт залегает слишком близко (выше 7 метров), то добыть с нег оводу будет невозможно;
Выбор сезона для бурения или пробивания скважины влияет на правильную глубину колодца. Если выбрать время обустройства колодца неправильно (например, во время дождей), то можно увидеть, как ваш колодец мелеет и из него уходит вода;
Колодец должен работать постоянно: если забросить его, то скважина заилится;
Точность монтажа обсадных труб должна быть очень высокой – при неточной стыковке возможна разгерметизация швов и заиливание скважины.

Основные принципы строительства трубчатого колодца

В мягком грунте трубы в грунт просто забиваются кувалдой. Чтобы трубы входили мягче, грунт периодически смачивают. Операции проводятся таким образом:

В намеченном месте (после исследований) копается лидер-лунка Ø до 1,5 м и глубиной до 1,5-2 м;
На первую трубу монтируется хомут и фильтр грубой очистки, а также стальная баба для придания веса конструкции;
Следующий хомут нужно смонтировать на 2 метра выше фильтра;
Труба устанавливается в центре лунки засыпается грунтом и утрамбовывается;
Забивают трубу опусканием бабы на канате.

Как устроен шахтный водозаборный колодец

Такое шахтный колодец также можно легко сделать своими руками. Обычно колодец обустраивают одновременно с рытьем шурфа и укрепления его стен. Разновидности шахтных гидротехнических сооружений обуславливаются разными стройматериалами, которые используются для укрепления шурфа:

Стенки из дерева;
Кирпичные или каменные стенки;
Из пластика;
Из ж/б конструкций.

Шахтные колодцы со стенками из железобетонных труб пользуются самой большой популярностью из-за простоты строительства и длительности эксплуатации. Вес труб или ж/б колец заставляет использовать подъемный кран для опускания бетонных элементов в шурф, но длительный срок службы такого колодца оправдывает все расходы.

Важно: колодец шахтного типа необходимо защищать от верховодки и атмосферных осадков. Защита состоит из слоя битума и рулонной гидроизоляции (рубероид или полиэтилен). Стыки труб и швы гидроизоляции также промазываются битумом.

Как устроен колодец шахтного типа

Оголовок должен находиться выше уровня грунта – для защиты от мусора и отрицательных температур, так как оголовок утепляется. Основные составляющие конструкции:

Водоприёмник, который устраивается в нижней части и служит для приема и фильтрования воды;
Шахтный ствол, который находится в грунте и служит для защиты от обрушения стенок колодца, а также для ограждения питьевой воды от грунтовых вод и атмосферных осадков;
Оголовок защищает колодец от мусора и замерзания воды, конструкция должна иметь защитную кровлю и ворот для аварийного ручного подъема воды.

Достоинства конструкции:
Длительный срок безремонтной службы – более 50-70 лет;
Шахтное сооружение дешевле бурения Устройство скважины;
Простота очистки воды;
Большой диаметр шахты позволяет автоматизировать подъем воды любыми типами насосов – глубинными, центробежными или вибрационными;
Не нужно оформление разрешительных документов – после окончания строительства колодец достаточно зарегистрировать в БТИ.

Недостатки:
Временные и трудовые затраты на строительство выше, чем на аналогичные процессы в оборудовании трубчатого колодца;
Ежегодно необходимо чистить и дезинфицировать гидротехническое сооружение;
Необходима постоянная откачка или забор воды, чтобы не допустить заиливания шахты;
Качество питьевой воды обуславливается устройством надежного фильтра;
Плохая герметизация стыков труб и швов гидроизоляции колодца приводит к загрязнению.

Как построить колодец

Копать шурф для водозабора лучше всего поздней осенью или в начале зимы, так как грунтовые воды в это время уходят на максимальную отметку, и нет риска обнаружить верховодку, а сам шурф можно сделать намного глубже, чем планировалось, что позволит иметь гораздо больший суточный дебет питьевой воды.

Рытье шурфа и сборку колодезной конструкции проводят в следующей последовательности:

Шурф выкапывают лопатой с коротким черенком, чтобы можно было удобно выбрасывать грунт наверх – длинный черенок не позволит повернуть лопату в узкой скважине. Первоначальная глубина – 0,5-1,0 м и диаметр 1 м;
В эту лидер-лунку лебедкой или подъемным краном опускают первое железобетонное кольцо или трубу;
Рытье колодезного шурфа продолжается выемкой грунта под кольцом, которое будет проведать ниже под своей массой;
После просадки первой части бетонной обсадной трубы до глубины 1 метр сверху опускают второе кольцо или трубу. Ж/б кольца соединяются друг с другом стальными скобами, под которые перфоратором сверлятся отверстия нужного диаметра. Швы и места соединений герметизируются битумом или герметиком;
Таким же образом монтируют следующие кольца. Набор колец заканчивают, когда дно шурфа начнет активно увлажняться. Пока позволяют возможности, воду можно отчерпывать или откачивать, продолжая углублять колодец, но при обильном поступлении воды землеройные работы следует прекратить;
Дно колодца застилается мытым камнем-дикарем разного размера, который будет выполнять роль первичного фильтра грубой очистки. Толщина слоя – до полуметра;
Гидроизоляционные работы состоят из обмазки трех самых верхних бетонных колец горячим битумом или мастикой, а также двух-трех слоев рулонной гидроизоляции – рубероида или толстого полиэтилена;
Отмостка вокруг шурфа делается из смеси песка с щебнем или гравием, верхний слой отмостки делается из глины, которая будет выполнять роль гидрозащитного замка. Поверх глины заливается слой бетона, который должен иметь уклон в 2-3 0 от колодца наружу;
На оголовке монтируются стропильная система, крыша, укладывается кровля, устанавливается аварийный ворот;

Самым оптимальным и выверенным элементом для строительства шахтного колодца являются ж/б кольца высотой до одного метра, Ø ж/б колец – 1-1,2 метра. Такие элементы можно перемещать при помощи тали или ручной лебедки, то есть, не нужно арендовать подъемный кран.

1.Несовершенный (неполный) колодец

В таком колодце крепь шахты не доходит до водоупорного подстилающего пласта, и приток воды осуществляется через дно или боковые стенки;

При этом нет необходимости проходить безнапорный водоносный пласт такого несовершенного колодца более чем на 0,7 его высоты. Обычно вода, залегающая ниже, не обеспечивает дополнительного притока, сохраняя дебит без изменений. В зависимости от суточной потребности в воде можно закладывать колодец и на меньшую глубину.

2.Совершенный (полный) колодец

Крепь колодца достигает водоупорного пласта, а приток воды осуществляется исключительно через боковые стенки.

3.Совершенный колодец с подствольником (зумпфом)

Зумпф(подствольник) выполняется в подстилающей водоупорной породе, являясь дополнительным резервуаром, для увеличения водного запаса.

Так же водный запас может быть увеличен путем шатрового расширения подводной части .

Шатровый тип устройства резервуара применяется в тех случаях, когда толщина водоносного пласта составляет более чем 2-3 метра, а при меньшей оборудуется зумпф.

Рис. 2. Несовершенный шатровый колодец

Не следует чтобы запасы воды в колодце значительно превышал ваши суточные потребности. В противном случае вода может застаиваться и загнивать. Именно поэтому несовершенный колодец с притоком воды через донный фильтр считается оптимальным водозаборным сооружением для индивидуального пользования. Сложные в изготовлении дополнительные боковые фильтры не дают, в данном случае, ощутимого увеличения дебита воды. Донный фильтр состоит из трех слоев гравия или щебня. В каждом очередном слое используется материал в 6–8 раз более крупных фракций.Нижний, контактирующий с водоносной породой слой, имеет толщину 10 см, два последующих по 15 см. В случаях обильного притока воды и разжижения водоносного пласта, донный фильтр насыпается на дощатый пол с отверстиями или щелями, подведенный снизу под крепление шахты колодца. Выступающая над уровнем земли часть оголовка как правило составляет 0,6–0,8 м. Глиняный замок вокруг шахты колодца имеет глубину 1,0–1,5 м, и ширину 0,5 м. Поверх глиняного замка рекомендовано устраивать сплошную отмостку из бетона. Деревянные срубы колодцев изготавливаются из цельных бревен диаметром 15-18 см, или бревен диаметром 22 см, распущенных пополам продольно. Как правило, деревянный колодец строят квадратным в плане. Размеры сторон от 0,7 до 1,4 м, чаще всего 1х1м. Собираются срубы вначале на поверхности, а затем уже каждый венец размечается для последующего правильного монтажа в шахте. Венцы сруба соединяются 10-сантиметровыми нагелями, в разбежку по вертикали, а для предотвращения отрыва верхних венцов от нижних соединяют их стальными скобами. В углах бревна сруба сопрягаются «в лапу без остатка», с коренным шипом(желательно, но не обязательно). Дополнительно, для прочности, брусками сшиваются углы, а досками сами бревна сруба посередине каждой из сторон колодца.

Рис. 3. Угловое соединение брусьев сруба

Непосредственно в шахте колодца сруб устанавливается одним из трех возможных способов: возведением со дна, наращиванием снизу, или опускным креплением (когда сруб колодца наращивается по мере погружения его в грунт). Со дна шахты колодец возводят при глубине колодца не более 6 м, если нет сильного притока воды, и стенки шахты не осыпаются. На дне вырытой шахты устанавливается рамка-основание для сборки сруба, либо выстилается пол на лежнях(распущенные вдоль бревна), на которых уже возводится сруб колодца. Наращивание снизу применяется при строительстве для глубоких колодцев. Для данного способа используют так называемые «пальцы»(выступающие на 40-50 см бревна) на каждом 4-ом или 5-ом венце сруба, закладываемые в вырытые предварительно в стенках шахты колодца углубления(«заклады» или, по-другому, «печуры»), поджимаемые домкратами и подклиниваемые, что обеспечивает надежное крепление без опоры на основание. Опускное крепление, также используемое при строительстве глубоких колодцев(6 и более метров) Под возведенным в вырытой шахте срубом колодца на 25-30 углубляется дно. Грунт вынимается только под серединой, оставляя по углам. Затем стороны сруба подклиниваются подкладками, и выбирается грунт из углов. После чего достаточно выбить подкладки, чтобы сруб равномерно опустился в шахту под собственной тяжестью. При данном способе, в сыпучих и рыхлых грунтах, сруб может застрять или перекоситься.Тогда над верхним венцом устраиваются настилы из досок и бревен, на которые помещается значительный груз, либо осаживают сруб ударами по верхнему венцу. Нижняя часть сруба, в таких случаях, оборудуется режущим ножом, а основание шахты колодца расширяется в виде шатра. В условиях, когда грунт плотный, а колодец не глубокий, срубы иногда подвешиваются в шахте колодца на веревках, в полуметре или метре от дна. Делается это для облегчения выборки грунта. Подведенные под каждой серединой сруба веревки,концы которых несколькими витками крепятся на раме из бревен, удерживают сруб за счет сил трения между витками веревки и бревнами. Для того чтобы плавно опустить сруб достаточно всего лишь ослабить веревку.

Рис. 4. Сруб, подвешенный в шахте на веревках

Особых методов работы и навыков требуют встречающиеся иногда плывуны (водоносные пласты с разжиженным песком). Прежде всего, прекращается спуск сруба и оборудуется второй водосборный шатер на расстоянии 0,3-0,4 м от основного шатра. На дне шахты, с четырех сторон, оборудуются шпунтовые переборки из досок на глубину 0,35 м. После выборки грунта(не обнажая концы шпунтового ряда) переборки снова заглубляются и продолжается выборка. Вода, при этом, постоянно откачивается. Иногда возникает необходимость пройти шахтой вышележащий водоносный пласт, чтобы изолировать его. Это делается так же при помощи шпунтового ряда досок, забиваемых снаружи сруба и глиняного замка между шпунтом и срубом колодца.

Колодцы из бетонных пластин строятся по аналогии с деревянными срубами. Отливаемые, чаще всего, поперечным сечением 250х70 мм и массой не более 35 кг, они не требуют использования специальных грузоподъемных приспособлений. Пластины ставятся на раствор, соединяются в углах сваркой или отформованными концами в лапу. Из-за несложности опалубки под бетонные пластины, их легко изготовить самому, нужных размеров и формы, конструируя затем из них колодцы нужной вам формы-квадратные, прямоугольные, многогранные и даже круглые (из сегментов). Высота стандартного сегмента составляет обычно 18 см.

Каменные и кирпичные колодцы строятся из плотного,хорошо обожженного красного кирпича, известняка или сланца. Крупные и мелкие камни кладутся отдельными слоями. Бут подбирают очень тщательно. Ряды кладки выводятся, по возможности, с минимальными промежутками. Недопустимо чтобы камни кладки выступали с внутренней или наружной стороны. Для соблюдения перевязки швов камни кладутся к центру колодца «тычком» (узкой стороной), чтобы грунтом их не выдавило вовнутрь. Строительство производится наращиванием со дна шахты, если глубина шахты не более 5-6 метров, или опускным способом, когда кладку возводят на опорном башмаке. Толщина кирпичных стенок как правило не менее 25 см, бутовых - 35 см. Поверхностная часть штукатурится, а подводная покрывается цементным раствором 1:2. С целью недопущения разрывов кладки по высоте производится армирование анкерными тягами. Водоприемная часть кирпичных и каменных колодцев не имеет никаких принципиальных отличий от рассмотренных ранее.

Профессиональные шахтные колодцы

Бетонные шахтные колодцы строят из монолитных железобетонных пластин или колец.Строительство монолитного бетонного колодца, как правило, ведется сплошным бетонированием в готовой шахте, в которой устанавливается опалубка. Если глубина колодца значительна, может использоваться опускной способ, когда шахта бетонируется вначале на небольшую глубину, над землей выводится крепление на достаточную высоту, а после подкапывается шахта колодца во всю глубину с постепенным осаживанием крепления. Для равномерного и гарантированного опускания бетонного ствола в шахту колодца используются режущие башмаки, оборудуются конические(сужающиеся кверху) со скошенной изнутри кромкой окончания самого ствола, усиленные сталью.

После выборки грунта и того, как стенки колодца опустятся примерно на два метра, устанавливается новая опалубка, и наращивается крепление. Для того чтобы свежим стенкам дать окрепнуть, выдерживается пауза в 7-10 дней, после чего работа продолжается тем же порядком вплоть до водоносного слоя. Использование бетонных колец (особенно заводского изготовления), значительно сокращает сроки и облегчает строительство колодца. Но так же их можно отлить и самостоятельно. Нижнему кольцу целесообразно придать коническую форму со скошенной изнутри нижней кромкой. На заводские кольца устанавливаются башмаки с резцом.

Соединяются кольца впритык, после чего фиксируются стальными скобами толщиной 4–5 мм и шириной 50–80 мм, в целях предотвращения их сдвига относительно друг друга. При строительстве опускным способом, существует вероятность разрыва кольцевых оболочек из-за возможных зажимов их верхней части обрушающимся грунтом. Для придания кольцам дополнительной прочности применяются накладки из полосовой стали шириной 40–60 мм и толщиной 5–10 мм, равномерно расположенные по окружности. Такие накладки скрепляют скобами из стального прутка или болтами, пропущенными в отверстия оставленные при бетонировании заранее. Еще более надежно работают забетонированные в стенки колец стальные стержни, имеющих на концах кольцеобразные загибы для болтов, которыми кольца скрепляются. Межторцевые стыки колец находящихся в воде уплотняют либо просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм, которая укладывается в специальный желоб, предусмотренный в верхнем торце кольца заводской формовкой либо жидким стеклом. Швы между кольцами, находящимися выше водоприемной части, достаточно расшить обычным цементным раствором в соотношении 1:3. Водоприемная часть колодца из железобетонных колец оборудуется аналогично с остальными видами колодцев. В случаях, когда водоносный пласт очень рыхлый, необходимо подвестипод бетонные кольца пол из прочных досок, на который насыпается гравийный фильтр. Для дополнительного притока воды в маломощных водоносных слоях в стенках колодезных колец проделываются боковые отверстия. С внешней стороны они засыпаются песком или гравием. Те же функции выполняет установка фильтров из крупнопористого бетона. Готовится такой бетон из цемента с гравием или щебнем в пропорции 1:6, при водоцементном отношении 0,3–0,5. Размер зерен гравия или щебня при этом, должен быть не больше чем в 10 раз крупнее зерен песка водоносного слоя. Из такого крупнопористого бетона обычно формируется два пояса нижней водоприемной части колодца высотой 15–20 см. Иногда же в опалубку закладываются заранее изготовленные кирпичи-вставки в шахматном порядке.

При уровне залегания подземных вод до 10 м строят шахтные колодцы, в которых используются грунтовые воды. Если уровень этих вод ближе 5 м от поверхности, сооружение колодца облегчается, но вода может оказаться недостаточно чистой.

В зависимости от используемого материала различают деревянные, бетонные, кирпичные и каменные колодцы. Шахты могут быть круглыми диаметром 1-1,5 м или квадратными. Увеличение этих размеров практически не влияет на количество воды, притекающей в колодец из водоносного слоя за единицу времени. Этим количеством определяется дебит колодца.

Шахтный колодец состоит из оголовка, ствола и водоприемной части (рис. 1-5-1). Оголовок - это часть ствола колодца, выведенная выше уровня земли на 0,7-0,8 м. Он должен иметь крышку, навес и устройство для извлечения воды (ведро с цепью или канатом, соединенным с воротом, насос, «журавль» и т. п.). Чтобы в колодец не просачивалась загрязненная вода с поверхности, вокруг него делают глиняный замок глубиной 1-1,5 м и шириной 0,5 м. Над глиняным замком устраивают отмостку из камня, щебня, бетона и т. п. с уклоном от периметра колодца. В слишком плотной крышке колодца оставляют перекрываемое отверстие для удаления вредных газов.

Ниже оголовка вплоть до уровня воды находится ствол шахты, переходящий в водоприемную часть. В зависимости от потребности в воде и мощности водоносного пласта эта часть может быть различной. Устраивая колодец, следует исходить из принципа: приток воды равен потреблению, иначе вода или будет загнивать, или ее не будет хватать. Водоприемную часть в колодцах индивидуального пользования обычно погружают в водоносный слой не более чем на 0,7 м его высоты. Глубину от зеркала воды до дна колодца выдерживают в пределах 1-1,5 м. Это тот минимум, при котором обеспечивается незамутненность воды при заборе.

Колодец, водоприемная часть которого не доходит до конца водоносного пласта, называется несовершенным (рис. 1-5-2). Вода в него поступает через дно и стенки водоприемной части. Для увеличения запаса воды водоприемную часть расширяют до очертаний шатра. При большем расходе воды колодец строят совершенным. Его водоприемная часть завершается на границе с водоупорным пластом, поэтому вода поступает только через боковые стенки водоприемной части. Запас воды увеличивается, если углубиться в водоупорный пласт. Возникает подствольник, или зумпф. Углубления в водоупорной пласт не требуется в том случае, если водоприемная часть выполнена в виде шатра.

Для воды, поступающей через дно водоприемной части, необходим фильтр, который состоит из слоя песка и слоя щебня или гравия.

Водоносный слой у дна водоприемной части может быть слишком жидким. В этом случае дно выстилают досками с отверстиями или между досками оставляют щели и уже сверху насыпают песок и гравий (щебень).

Сложнее устроить фильтр у боковых стенок. Поэтому самодельные колодцы, как правило, бывают несовершенными с поступлением воды только через дно.

Деревянные колодцы . Для изготовления сруба колодца наиболее подходящие породы деревьев - дуб, лиственница, вяз, ольха. Поперечное сечение сруба выбирают от 0,7х0,7 м до 1,5х1,5 м. Сруб ставят из цельных бревен диаметром 0,15-0,20 м. Бревна большего диаметра распиливают на пластины. Венцы сруба в углах соединяют «в лапу» и скрепляют деревянными шипами. Между собой венцы неподвижны благодаря стальным скобам и нагелям. Иногда сруб обивают досками.

При глубине колодца 5-6 м и сравнительно крепком грунте сразу достигают дна, временно укрепляя стенки против обвала. Раму укладывают на дно и на ней возводят сруб. Если водоносный пласт очень жидкий, на дно шахты укладывают бревна и к ним пришивают доски с зазором для прохода воды. На этот пол и монтируют венцы сруба.

Фильтр лучше устраивать трехслойный. Входящие компоненты перед укладкой хорошо промывают. Нижний слой готовят из среднезернистого песка диаметром 0,2-0,5 мм, средний - из песчинок диаметром 1-2 мм, верхний - из щебня или гравия диаметром 8-10 мм. Минимальная толщина фильтра - 0, 3-0,5 м. Возможно и другое сочетание слоев, но всегда частицы вышележащего слоя должны быть крупнее.
Колодцы глубиной более 6 м строят двумя способами: наращиванием сруба сверху и наращиванием снизу. При первом способе роют шахту глубиной в несколько метров. В нее устанавливают заранее заготовленные венцы сруба так, чтобы три-четыре из них, считая по вертикали, выступали над уровнем земли. Все венцы монтируют строго по отвесу и скрепляют скобами и нагелями. Затем выбирают грунт на 0,2-0,3 м только под серединой каждого бревна нижнего венца сруба. Вместо удаленного грунта ставят подпорки клиновидной формы. Затем подрывают грунт по углам нижнего венца, извлекают его из шахты и постепенно выбивают клинья, чтобы сруб плавно опускался, пока не скроются в шахте 1-2 выступавших венца. Над землей наращивают новые венцы, и процесс повторяется. Не исключены случаи, когда при опускании сруб накреняется. В этом случае его осаживают по поднятым углам. Иногда для этого сооружают помост на верхнем венце и на торчащие углы кладут груз, что облегчает выравнивание сруба. Часто для равномерного опускания сруба его нижний венец несколько расширяют и окантовывают по периметру стальным уголком, который срезает стенки шахты при движении.

Если сруб даже под воздействием груза в сотни килограммов застрял намертво, то этот сруб наращивают снизу. Этот способ целесообразен и при устройстве глубоких колодцев. При этом часть сруба опускают в шахту описанным выше способом. После того как будет смонтирована верхняя половина сруба, работу продолжают под срубом. Под срубом подрывают грунт на толщу венца, который опускают на дно в разобранном виде. Чтобы венцы прилегали плотно друг к другу и в процессе сборки сруба снизу не было перекосов и сползаний, концы двух параллельных бревен первого венца должны выступать за габариты венца на 0,4- 0, 5 м. Для удлиненных концов в стенках шахты в горизонтальном направлении вырывают специальные гнезда - печуры. Для каждого бревна одно из гнезд должно иметь скошенную верхушку и глубину, равную примерно 0, 8-1 м. Тогда в противоположное гнездо глубиной 0,4-0,5 м бревно зайдет без дополнительного подрывания.

Эти бревна должны иметь вырубки для подсоединения «в лапу» коротких поперечных бревен. Оригинальный венец словно на носилках понесет вышерасположенный сруб. Следующий венец уже полностью можно собрать на дне, поднять и скобами, нагелями скрепить с оригинальным. Чем более сыпуч грунт, тем чаще должны быть оригинальные венцы, что обеспечит долговечность сруба. При слишком сыпучем грунте выбирают иную конструкцию колодца.

Водоносный пласт может представлять собой жижу, состоящую из песка и воды, плывун, который можно преодолеть только с помощью шпунтового ящика. Это ящик изготавливают из досок толщиной 50 мм (пятидесятка). Доски располагают вертикально и соединяют в четверть (рис. 1-5-3). Нижние края досок заостряют. Габариты ящика должны позволять ему скользить по внутренним стенкам сруба. Чтобы ящик врезался в плывун, на него необходимо оказывать давление с помощью клина или грузом, домкратом и т. п. Накапливающийся внутри ящика грунт удаляют, поднимая вверх.

На сильно разжиженном плывуне применяют донный ящик (рис. 1-5-4), на дне которого имеется отверстие с крышкой. Основание ящика по контуру оснащают режущей кромкой, обивают уголком или стальной полосой. Заглубляют донный ящик аналогично шпунтовому. После наполнения сдвигают крышку, сверху опускают бадью и перекладывают в нее содержимое ящика. По мере опускания ящика за ним осаживают и сруб. Срок службы сруба (а следовательно, и колодца) - 10-15 лет.

Бетонные колодцы долговечнее и гигиеничнее деревянных. Срок их службы - около 25 лет. Стенки шахты бетонного колодца делают монолитными или собирают из колец. Железобетон - бетон, армированный стальной арматурой, еще более повышает долговечность колодца. Бетонные колодцы выполняют из колец диаметром 0,8-1,0 м, высотой 0,5- 1 м при толщине бетонных колец 0,09-0,12 м, железобетонных - 0,05-0,08 м. При этом используют кран или треногу. В некоторых случаях непосредственно над стволом колодца готовят кольца с помощью опалубки, представляющей собой два разъемных кольца, соосно установленных друг в друге. Зазор между кольцами заливают бетонной смесью. Если перед этим в зазор уложить стальные проволочные кольца, разъединенные по вертикали обрезками проволоки, то можно получить железобетон.

Бетонную смесь готовят из цемента, щебня или гравия, песка и воды. Учитывая, что кольца будут постоянно в воде, для смеси следует применять лишь портландцемент не ниже марки 400. Чтобы бетон был плотным и имел как можно меньше пор, в качестве наполнителя используют материалы разной зернистости в таком соотношении, чтобы после смешивания песок заполнил все пустоты между щебнем или гравием. Практически на одну объемную часть цемента берут 2-3 части песка и четыре части мелкого гравия. Водоцементное отношение, то есть отношение массы воды к массе цемента, должно быть в пределах 0,5-0,7. Большее количество воды снизит прочность бетона. Чтобы проверить качество бетона, следует сжать в ладони немного готового состава. На ладони должен остаться комок без оплывания и немного цементного молока.

Вручную лопатой в мелкой и широкой емкости перемешивают сухой состав до достижения однородной массы. Для этого применяют корыта из оцинкованного стального листа или специальные емкости. Важно при этом, чтобы емкость была поднята приблизительно на высоту домашнего стола и несколько наклонена. Тогда легче выливать смесь в опалубку.

Все элементы смеси перед тем, как высыпать в емкость для перемешивания, очищают от глины, травы, земли и т. п. Все чужеродное снижает прочность бетона. Цемент, рассчитанный на длительное хранение, закладывают в пластмассовые мешки и герметизируют. Бетон укладывают в опалубку слоями толщиной 9-12 см и трамбуют до выделения цементного молока. После заполнения опалубки бетон прикрывают от солнца и в жаркую погоду неделю ежедневно поливают холодной водой.

Строительство колодца из бетонных и железобетонных колец ведут опускным способом. Нижнее кольцо у основания делают с расширением и круговым стальным ножом. Его можно согнуть из стальной полосы толщиной 3- 6 мм, а концы склепать. У верхней кольцевой кромки ножа просверливают по окружности в диаметральных направлениях несколько отверстий. Через них продевают обрезки проволоки. Закладывают нож в опалубку до заливки так, чтобы у готового кольца он выступал на 4-8 см. Проволока должна попасть в заливку и фиксировать нож на кольце. Стенки колодца наращивают в той же последовательности, как и в деревянных. Правильность укладки первого кольца проверяют уровнем (ватерпасом), остальные - по отвесу. Для равномерного опускания колец используют прием, аналогичный описанному выше для деревянных колодцев. Берут четыре опоры (лучше домкраты, хуже кирпичи), подкапывают грунт под нижним кольцом с четырех диаметрально противоположных сторон и вкладывают туда одинаковой высоты опоры. Удаляют грунт между опорами. За опускаемыми равномерно домкратами опускаются кольца. Под цельными опорами многократно подкапывают и удаляют грунт. Существует много способов крепления колец между собой. Для их крепления с помощью стальных скоб до заливки бетона в опалубку вставляют стержни. У готового кольца стержни выбивают. В результате получают отверстия для скоб. Кольца можно отлить и так, чтобы кромки каждого верхнего ряда западали в канавки нижележащего. Швы между кольцами заделывают цементным раствором, содержащим одну часть цемента и три части песка. Когда марка цемента неизвестна, берут часть цемента и две части песка. Водоприемная часть колодца принципиально такая же, как у деревянного. Для индивидуального пользования предпочтительно строить несовершенный колодец с поступлением воды через донный фильтр. Однако при значительном расходе воды делают и боковые отверстия. В качестве фильтра в этом случае используют крупнопористый бетон. Для его изготовления берут 5-7 частей гравия с диаметром частиц 15-20 мм на одну часть цемента. Водоцементное отношение 0,3-0,4. Отсутствие в смеси мелкозернистого песка делает бетон пористым и малопрочным. Поэтому в кольцах из плотного бетона оставляют окна, которые позже заполняют пористым бетоном. Иногда из него выполняют узкие сегменты высотой 10-15 см. В окна колец из плотного бетона можно вставлять и специальные фильтры.

Железобетонные кольца диаметром и высотой 1 м, толщиной - 5 см весят около 380 кг. Бетонные кольца того же диаметра и высоты имеют большую толщину и массу. Поэтому, чтобы справиться с кольцами без грузоподъемных средств, их следует изготавливать меньшей высоты.

Эта трудность отпадает при строительстве колодца из монолитного бетона. Для этого строят концентрически две опалубки, между которыми заливают бетон. Если колодец глубок, осаживают уже отвердевшие стенки, наращивают вверх опалубку и вновь заливают бетон. Отвердевает каждый отрезок шахты не ченее семидесяти дней.

Каменные и кирпичные колодцы имеют большой срок службы, однако постройка их весьма трудоемка. Для стенок используют плотный естественный камень или красный, хорошо обожженный кирпич без трещин. Колодцы чаще имеют цилиндрическую форму с внутренним диаметром 0,75-1 м, толщина стенок - 1-2 кирпича, то есть не менее 0,25 м, из бута - не менее - 0,35 м. В неглубоких колодцах стенки кладут, начиная от дна. При значительной глубине применяют опускной способ. В этом случае на нижнее кольцо из дерева (лучше дуба) по контуру крепят нож из стальной полосы, что облегчит опускание кладки. С этой же целью кольцо делают на несколько сантиметров по диаметру шире наружного размера кладки. Ее ведут на цементном растворе 1:3. Внутри кладку оштукатуривают цементным раствором 1:2. Снаружи стенки кладки также оштукатуривают или обмазывают глиной.

От растрескивания кладку предохраняют стальными тягами, загнутыми по концам. По окружности кладки равномерно распределяют 4- 6 тяг, по высоте они должны на 15- 25 см перекрывать выше- и нижележащие ряды тяг. В процессе кладки их полностью заделывают.

Строят колодцы обычно несовершенными с притоком воды через донный фильтр.

При строительстве колодцев соблюдают правила техники безопасности. Стенки шахты глубиной более 1,5 м обязательно укрепляют досками, плотно прилегающими к грунту. Площадку диаметром не менее 3 м вокруг колодца освобождают от предметов, которые могут свалиться в шахту. Детали подъемных приспособлений перед началом работы проверяют. Опускаемые предметы прочно закрепляют. В шахте желательно находиться в каске.

Перед спуском людей в шахту проверяют наличие в ней газов. Для этого в шахту в ведре на веревке опускают свечу. Если она затухнет, шахту необходимо проветрить, несколько раз подняв и опустив ведро. Если свеча вновь потухнет, применяют вентилятор.

Шахтные колодцы (рис. 31.1) представляют собой вертикальные выработки с большим поперечным сечением (не менее 1 м) и относительно небольшой глубиной (до 20-30 м). Обычно они применяются для забора подземных вод из первых от поверхности безнапорных водоносных горизонтов. Это горизонты сравнительно небольшой мощности (не более 10 м), которые сложены рыхлыми породами (песками, галечниками). Иногда шахтные колодцы сооружают и в напорных водоносных пластах при глубине их залегания до 30-40 м. Однако устройство шахтных колодцев такой глубины целесообразно лишь при слабой водообильности пласта.

Шахтные колодцы чаще всего применяют для водоснабжения мелких потребителей - небольших населённых пунктов и отдельных строений в сельской местности, фермерских хозяйств, полевых станов, ферм и т. п. Для централизованного водоснабжения крупных потребителей шахтные колодцы практически не применяют, так как производительность одного шахтного колодца обычно не превышает 5-15 м 3 /сут.

Шахтные колодцы (рис. 31.1) состоят из ствола 1 , оголовка 2 , водоприёмной и водосборной части - зумпфа 3 .

Ствол шахтного колодца 1 соединяет оголовок с водоприёмной частью, предотвращает обрушение стен, изолирует колодезную воду от загрязнённых поверхностных вод. В стволе также может размещаться водоподъёмное оборудование - насосы и трубопроводы.

Проходка ствола производится вручную либо механизированным способом. Для механизированной проходки применяют агрегаты КШК-25 и КШК-30, которые бурят колодцы глубиной до 25 и 30 метров соответственно с креплением стенок железобетонными кольцами диаметром 1 м.

Ствол может выть изготовлен из: деревянных брусьев или брёвен (сруб); каменной или кирпичной кладки, монолитного или сборного бетона и железобетона. Он должен быть водонепроницаемым. В настоящее время для изготовления стволов колодцев глубиной до 30 м наиболее широко используются железобетонные кольца высотой 1 м и внутренним диаметром 1 м, толщина стенок 80 мм.

Оголовок 2 предназначен для защиты от попадания в колодец загрязнённых поверхностных вод, для создания удобных условий эксплуатации (подъёма и разбора воды, наблюдения для состоянием колодца и т. п.), а также для предотвращения замерзания воды при небольшой глубине колодца. Возвышение оголовка над поверхностью земли по санитарным условиям должно быть не менее 0,8 м. Оголовок перекрывается крышкой, над ним устанавливается навес или будка. Вокруг для лучшего отвода воды поверхность земли планируется с уклоном 0,1 в сторону от колодца. На ширину 1-2 м устраивается каменная или асфальтовая отмостка 4 .

Чтобы вода в колодце не "задыхалась", предусматривается вентиляционная труба 6, которая выводится над поверхностью земли на высоту не менее двух метров. Верхний конец трубы защищается колпаком с сеткой.

Вокруг ствола в земле со стороны оголовка устраивается глиняный замок 5 глубиной 1,5 - 2 м и шириной 0,5 м, который предотвращает загрязнение подземных вод с поверхности.

Для несовершенных колодцев (дно колодца не доходит до водоупора - рис. 31.1) в мощных водоносных пластах более трёх метров водоприёмная часть 3 устраивается только в дне колодца, либо в дне и стенах колодца одновременно. Для совершенных колодцев - только в стенах колодца.

При приёме воды через дно колодца устраивается обратный фильтр (рис. 31.2). Обратным фильтр называется потому, что у него, в противоположность обычному фильтру, мелкие фракции (песок) располагают внизу, а более крупные (щебень или гравий) - вверху. Этот фильтр обеспечивает защиту воды в колодце от частиц водоносной породы. Обратный фильтр устраивается из нескольких слоёв песка и гравия толщиной по 10-15 см. каждый, общей толщиной 0,4-0,6 м. Крупность частиц слоёв фильтра и их соотношение между соседними слоями принимается по приложению 2 СНиП 2.04.02-84 так же, как и для фильтров скважин.

В процессе эксплуатации фильтрующие слои могут перемешиваться, что может потребовать периодической реконструкции фильтра. Для исключения перемешивания слоёв фильтра сверху располагают плиту из пористого бетона, которая изготавливается из гравия или щебня крупностью 10- 15 мм, скреплённого водостойким цементом или эпоксидным клеем. При слабой мощности водоносных пластов (до 3 м) устраиваются шахтные колодцы совершенного типа со вскрытием всей мощности пласта (рис. 31.3). Приём воды в таких колодцах производится через боковые стенки. Для этого в них предусматривают окна, которые заделываются пористым бетоном, либо все кольца в районе водоносного пласта изготавливают из пористого бетона.

Для подъёма воды из шахтных колодцев применяют центробежные насосы. Наиболее удобны в эксплуатации погружные насосы.

Если используются обычные насосы, то они размещаются в колодце на специальном перекрытии. Расстояние от оси насоса до нижнего уровня воды в колодце должно быть меньше высоты всасывания насоса. Кроме того, необходимо предусмотреть устройство для заливки насоса.

Для крупных потребителей забор воды может производится одновременно из нескольких шахтных колодцев (рис. 31.4). Центральный колодец 1 соединяется с периферийными колодцами при помощи самотечных трубопроводов, а при небольшой глубине колодцев (до 8-9 м)- при помощи сифонных трубопроводов 3 . Забор воды из центрального колодца производится погружным насосом 4 . Вакуумная установка 5 для зарядки сифонов размещается в павильоне 5 над центральным колодцем.

Дебит колодца, схема которого приведена на рис. 30.3 составит

для прикидочных расчетов
, (31.1)

при приеме только через дно и

,(31.2)

при приеме через дно и стенки и
приток равен сумме расходов, вычисленных по формулам:

, (31.3)

где - понижение уровня в колодце, м;

- дополнительное сопротивление
, где
.

Шахтные колодецы применяются для подъема на поверхность , безнапорных вод из глубины, порядка 30 метров. Это гидротехническое устройство прямоугольной или круглой формы с прочным и надежным креплением стенок. Колодцы шахтного типа состоят из надземной (оголовка), средней (ствола) и нижней водоприемной частей. Строятся из материала, имеющегося под рукой, то есть бетона, камня, кирпича или дерева. На дно насыпается крупнозернистый песок, гравий, щебень.

Устройство шахтного колодца для воды

К сожалению, нет каких либо стандартов или нормативных документов, определяющих методику проходки колодцев.
Рабочая сила из 2-3-х человек, лопата, лом, кувалда и ведро остаются залогом успешного строительства колодца.

Чтобы получить строго вертикальную выработку, шахту проходят без использования обсадки. Работы ведутся до появления песка, супеси или водоносного пласта. Диаметр ствола копается по внешнему размеру бетонных колец или внешним параметрам сруба, если таковой предполагается.

Итак, ствол выходит на воду. Но перед тем, как войти в пласт, нижние два шва между кольцами заделываются изнутри цементным раствором. Сам забой засыпается гравием, толщиной 20 сантиметров, который выполняет функции фильтра.

Достоинства шахтных колодцев

Диаметр колец значительно облегчает уход за колодцем, смену насоса и прочим техническим сервисом.
Возможность подъема воды в случае отсутствия насоса.

Недостатки шахтных колодцев

Вода не отличается чистотой, особенно, в весеннюю пору.
Незначительный .

Строительство шахтных колодцев своими руками

Строительство шахты колодца своими руками под силу любому человеку, владеющему навыками незамысловатых построек. Подготовив необходимый шанцевый инструмент, и имея в наличии, например железобетонные кольца, можно приступать к земляным работам. Соблюдая основные санитарные условия, точка заложения колодца должна находиться на расстоянии 25-30 метров от хозяйственных построек, туалетов, и прочих подобных сооружений.

Итак, для строительства колодца небольшой глубины, предпочтительны бетонные кольца, внутренним диаметром 0,5 метра.

Их нужно опускать по одному последовательно, по мере снятия грунта. Это позволит спускать кольца под тяжестью собственного веса. Швы между торцами колец тщательно заделываются цементным составом. Раствор укладывается в отформованную канавку на торце кольца, под весом которого получается герметичный стык. Перекоса колец во время их спуска можно избежать, если под них, под углом 90° подкладывать одинаковой толщины брусья. При этом нужно подкапывать грунт напротив противоположного бруса.

Если диаметр бетонных колец составляет один и более метров, то придется использовать лебедку с треногой. По окончании укладки колец, дно сооружения засыпается слоем песка и речного гравия. Верхнее кольцо должно выходить на поверхность земли не менее полуметра. Эксплуатируя шахту, не следует оставлять его открытым, во избежание попадания в него мусора и живых существ. Для этих целей крышка снабжается крепким замком.

Вокруг верхнего кольца, устройство откосов также относится к обязательным работам.

Установка ворота, ручки и, в целом, дизайн козырька или навеса зависит от полета фантазии владельца.