Текст книги "Сооружаем системы орошения, полива, дренажа и колодцы"

Колодец заслуживает того, чтобы его видимая часть не просто выполняла защитные функции, но и являлась украшением, служила еще и декоративным элементом оформления участка. Предлагаемый вариант крышевой надстройки специалисты называют «датский колодец» (рис. 95). Его основание представляет собой кольцо из крупных неотесанных камней, скрепленных цементным раствором. Внутренний диаметр – 1,2 м, а наружный – 1,5 м. Такая массивная каменная кладка требует солидного фундамента. Им могут служить уже имеющиеся бетонные кольца отрытого колодца или выполненные специально, закладываемые на глубину промерзания грунта зимой для данной местности. С целью экономии материала такой фундамент имеет не сплошную кольцевую форму, а выполнен в виде ряда бетонных столбов, впоследствии соединяющихся в кольцо лишь в верхней части.

Наметив место для фундамента, снимают под него 15-см слой почвы по диаметру будущей кладки. Затем по этой окружности отрывают канаву глубиной 200 мм и шириной 300 мм, в которой с помощью бура (например, садового) сверлят несколько отверстий на глубину 600 мм. Полученную таким образом форму заливают бетоном до уровня земли, и еще до полного схватывания раствора укладывают первый ряд каменной кладки.

Рис. 95. Колодезный навес «по-датски»:

1 – фундамент; 2 – кладка основания; 3 – стропила; 4 – обвязка стропил; 5 – накладная планка-прижим для рубероида; 6 – подкосы-распорки; 7 – стяжка стропил; 8 – обшивка стропил; 9 – рубероид; 10 – черепица; 11 – коньковая доска; 12 – торцевая стойка; 13 – торцевая стяжка стропил; 14 – сдвоенные стропила под подкос-распорку; 15 – столбчатая опора-основание

Одновременно с заливкой фундамента и кладкой первого кольца устанавливают две столбчатые опоры под навес колодца, укрепляемые в каменной кладке и его фундаменте цементным раствором. После схватывания бетона продолжают кладку. Для придания ей старинного вида в раствор можно добавить щебня и заглублять раствор между камнями на 6–12 миллиметров.

Сам навес состоит из крыши треугольного сечения, собираемой отдельно на земле и затем надеваемой, словно своеобразная папаха, на эти две опоры. Последние могут быть выполнены из цельного бруса или столба либо составлены из двух досок. Крышевая часть соединяется с ними дополнительно с помощью четырех распорок.

Трубчатые колодцы

В эту группу входят мелкие трубчатые колодцы (абиссинские), глубокие трубчатые колодцы и их комбинации. Конкретное решение рекомендуется в зависимости от типа водоносного слоя.

Если в земле вашего участка практически нет твердых пород, а водоносный пласт находится не глубже 7 м и состоит из среднего по крупности песка, то проще всего устроить мелкий трубчатый колодец. Эти колодцы, называемые также абиссинскими, являются наиболее дешевыми и сооружаются быстрее других, но имеют значительно меньшую производительность. С их помощью можно брать воду только из мелко залегающих слоев толщиной не менее 2 м (это не касается слоев под давлением).

Забивные колодцы выполняют из набора толстостенных (до 6 мм) труб с резьбой на концах, фильтра, наконечника и соединительных резьбовых муфт. Трубы обычно имеют внутренний диаметр 32–75 мм и длину около 1,5 м, а фильтр с наконечником могут составлять одно целое. Фильтр размещают в водоносном слое, что можно сделать одним из следующих способов:

– трубу вбивают в землю с помощью специализированного оборудования (высокой треноги и копра);

– обычно после предварительного выполнения отверстия необходимой глубины специальным буром, а затем методом вкручивания выполняют установку труб; это самый простой способ, для которого нужны лишь простые инструменты;

– производят омывание направляющей трубы, а затем в нее вставляют трубу с фильтром; этот вариант используют в песчаной почве, он требует применения большого резервуара для воды, например пожарной машины, а также насоса высокого давления.

В свое время забивной колодец был предложен американцем Нортоном и пользовался большой популярностью для добывания воды из неглубоких скважин. Название свое он получил из-за широкого использования англичанами для снабжения своей армии водой во время войны Англии с Абиссинией в 1867–1868 годах.

В случае если колодец получает воду из водоносных слоев, в которые хотя бы частично попадает атмосферная вода, фильтр углубляют в водоносный слой на 0,5–1,5 м (если работы выполняют в сухой период) или как минимум на 2 м (после сильного дождя). В противном случае колодец не будет давать достаточное количество воды.

Главная часть абиссинского колодца – фильтр (рис. 96). Тип фильтра для скважин должен быть подобран в соответствии с зернистостью водоносного слоя. Чтобы правильно подобрать фильтр, лучше всего взять образец песка из водоносного слоя и после проверки размера зерен, преобладающих в слое, определить номер сетки фильтра. От этого зависит производительность водозабора и стабильность его работы.

Рис. 96. Устройство фильтра абиссинского колодца:

1 – наконечник; 2 – сетка; 3 – проволочная навивка; 4 – перфорированный корпус фильтра; 5 – резьба

Зернистость слоя необходимо уточнить, если стало известно, что в расположенных по соседству скважинах пропала вода и пришлось бурить новые. Причиной этого могло быть использование неподходящих фильтров.

В качестве фильтра используют ту же трубу, что и для трубной колонны, в которой сверлят в шахматном порядке отверстия диаметром 5–10 мм на высоту до 1,5 м. Затем на перфорированную часть трубы навивают проволоку диаметром 2–3 мм из нержавеющего металла с зазорами между витками 1,5–2,0 мм. Чтобы колодец не забивался песком, поверх навитой проволоки крепят с помощью пайки или специальной сшивки фильтровальную сетку из меди, латуни, фосфористой бронзы, молибдена, никеля или нержавеющей стали с размером ячейки 0,25–1,0 миллиметра.

На конец трубы фильтра навинчивают или приваривают наконечник. При изготовлении последнего необходимо иметь в виду, что максимальный его диаметр должен быть на 8–10 мм больше диаметра фильтра и соединительных муфт.

Фильтр соединяют муфтой с трубой такого же диаметра. Длина трубы зависит от глубины залегания водоносного слоя, и она тоже может состоять из отдельных колен, соединенных муфтами.

Для установки абиссинского колодца роют шахту размером 0,8 × 0,8 × 1,0 м или бурят ствол диаметром 150–200 мм обычным буром. Фильтр жестко соединяют с трубой. Трубу с фильтром, клапаном и наконечником устанавливают в центре подготовленной шахты и засыпают грунтом до верха шахты. Уплотняя грунт вокруг выверенной трубы, обеспечивают ее устойчивое положение.

В мягких породах абиссинский колодец можно установить без бурения, забивая фильтр и трубы непосредственно в грунт. При этом используется простое приспособление, монтируемое непосредственно на забиваемую трубу. На расстоянии 1 м от фильтра крепят стальной хомут – подбабок. На 1,0–1,5 м выше подбабка устанавливают второй хомут с двумя блоками, а между ними на трубу надевают бабу – свободно перемещаемый груз массой до 30 кг (рис. 97).

Забивают трубу в грунт ударами падающего груза по подбабку до тех пор, пока подбабок не опустится до земли. Затем его вновь перемещают вверх. Трубу забивают, пока фильтр не погрузится в водоносный слой, а уровень воды не будет выше верхнего края фильтра на 0,5–1,0 м. Наличие воды в трубе проверяют, опуская в нее маленькую трубку на шнуре. При соприкосновении с водой трубка издает специфический хлопок.

Рис. 97. Забивание абиссинского колодца:

1 – хомут; 2 – блок; 3 – веревка; 4 – баба; 5 – подбабок; 6 – труба; 7 – сетчатый фильтр с наконечником

Однако лучше все же предварительно пробурить скважину и уже затем забивать фильтр в пределы водоносного слоя. Если грунтовые воды располагаются достаточно высоко, скважину можно пройти даже ручным (садовым) буром диаметром 150–200 мм, насадив его на удлинительную трубу. При глубоком залегании грунтовых вод придется воспользоваться услугами буровиков с бурильной установкой на автомобильном шасси.

Если в скважину, получающую воду из водоносных слоев, хотя бы частично попадает атмосферная вода, фильтр углубляют в водоносный слой на 1,0–1,5 м (если работы выполняются в сухой период) или как минимум на 2 м (после сильного дождя).

Электрические насосы, устанавливаемые в таких скважинах, должны иметь не слишком высокую производительность. Это предотвращает разрушение водозабора в результате слишком интенсивного забора воды.

Еще один способ устройства подобного колодца, который годится только для слабых грунтов, в просторечии называют «замыть иглу». При выполнении работ, кроме фильтра с комплектом труб, дополнительно используют воронку для заливки воды, муфту с зажимом и груз (лучше дисковый).

Для заглубления колодца роют или бурят яму глубиной 0,5–0,6 м, в которую опускают трубу с наконечником и фильтром. В верхнюю часть трубы вставляют воронку и постоянно льют воду. Вода размягчает грунт, и труба постепенно уходит в землю. Для ускорения процесса с помощью накидного хомута, который можно изготовить из дерева и стянуть шпильками, производят вращательно-возвратные движения. Если наконечник натыкается на камень, применяют ударный способ, для чего на трубу крепят муфту с зажимами, по которой ударяют грузом, в качестве которого можно применить диск, надеваемый на трубу (рис. 98).

Рис. 98. Приспособление для заглубления абиссинского колодца:

1 – воронка; 2 – труба; 3 – дисковый груз; 4 – муфта с зажимом; 5 – накидной хомут; 6 – соединительная муфта; 7 – фильтр с наконечником

При достижении фильтром водоносного слоя (вода резко уходит из воронки), опускают всю колонну еще на одну трубу, засыпают яму, утрамбовывают грунт, окончательно закрепляют на трубе муфту с зажимами (или диск) и цементируют площадку под установку ручного или электрического насоса.

Построенный таким образом абиссинский колодец может обеспечить расход воды до 10–15 л/мин. Вода поднимается из недр за счет вакуума, создаваемого обычным ручным или электрическим насосом: НР-3, КР-3, КР-4 «Дон», НК-10 «Урал», «Поток», «Малыш» и др.

Сооружение таких колодцев потребует немалых средств, поскольку для их выполнения необходимо специальное оборудование, весьма дорогостоящее. Кроме того, они требуют профессионального обслуживания во время эксплуатации. Однако если воду необходимо брать с глубины более 10–20 м, очень часто без них просто не обойтись.

Буровыми колодцы называют потому, что они выполняются методом бурения скважины с последующей установкой в пробуренной скважине стальных труб для откачки воды из водоносного горизонта. Бурение скважины выполняют машинным или ручным способом путем вращения или долбления специальными буровыми инструментами.

В мягких грунтах неглубокую скважину можно пробурить с помощью самодельного или покупного бурава. Одной из составных частей этого инструмента является разъемная буровая труба, длина которой увеличивается по мере заглубления скважины. Соединяются штанги между собой благодаря трубной резьбе, нанесенной на их концы, поэтому вращать бурав следует только в одну сторону, не позволяющую штангам раскрутиться. На верхнем сегменте расположена ручка, позволяющая вращать трубу одному человеку или вдвоем с помощником вручную. На нижнем заостренном конце последней штанги под углом 15° к вертикальной оси бурава приварены два стальных лезвия толщиной 4 мм с остро заточенными передними режущими кромками (рис. 99, а). Задние кромки лезвий скруглены. От того, насколько остры ножи, зависит скорость и легкость врезки инструмента в грунт.

Некоторые промышленные модели буров больше похожи на сверло. Их изготавливают в заводских условиях из полосы инструментальной стали, нагретой и скрученной в спираль. После закручивания сталь закаляют. Шаг витков спирали обычно равен их диаметру.

Рис. 99. Ручные буравы для почвы:

а – листовой спиральный бур; б – бур-ложка

При работе тот или иной ручной бур углубляют в землю и поворачивают на 5–6 оборотов. Затем его вынимают вместе со срезанным грунтом и очищают. Операции повторяют до достижения необходимой глубины отверстия, периодически удлиняя штангу.

В устойчивых к осыпанию грунтах (суглинках, мокром песке и др.) удобнее использовать буры-ложки. Самодельный ложковый бур для скважин выполняют в виде цилиндра, в боковой поверхности которого проделывается продольная прорезь. Иногда форме данной прорези придают спиралевидный вид. Длина бура-ложки обычно составляет не более 700 мм. Извлекаемая порода удерживается в полости цилиндра за счет своего сжатия и прилипания. Чем грунт более сыпучий, тем у́же должна быть прорезь в инструменте. Для получения цилиндра можно взять листовую сталь и свернуть ее по заданному диаметру, но проще всего подобрать подходящий по размерам кусок трубы, изначально имеющей цилиндрическую форму.

При ручном бурении обязательно надо контролировать ровность скважины. Ее искривление вызовет затруднение установки обсадной колонны или ее монтаж станет вовсе невозможным.

Бур-ложка производит выемку грунта не только своими горизонтально расположенными нижними кромками, но и вертикальной кромкой. При этом грунт скапливается в полости цилиндра. В некоторых случаях к нижней части конструкции приваривают обычное сверло по металлу, которое необходимо расположить строго по оси штанги.

При глубине скважины более 10 м процесс ручного ударно-вращательного бурения становится очень тяжелым и трудоемким. Длинные штанги гнутся, трудно избежать искривления оси скважины, много времени уходит на свинчивание-развинчивание штанг, возникает опасность их разрыва. И когда бур не идет, натыкаясь на камни, работа превращается в настоящее мучение.

Между тем дело можно существенно облегчить, если штанги заменить стальным тросом или даже веревкой и производить бурение только ударным способом.

Особенность ударно-канатного метода бурения скважин заключается в том, что операции можно производить без привлечения тяжелой спецтехники. Изготовление и монтаж установки осуществляют самостоятельно в короткие сроки.

Над местом бурения скважины устанавливают 2–3 столба ∅140–200 мм и устраивают копер в виде треноги или рамы с блоком в верхней точке (рис. 100, а). Подвешенным на блоке буравом намечают центр скважины и начинают проходку на глубину 1,0–1,5 метра.

Основным элементом ударно-канатной установки является забивной стакан, выполненный из отрезка стальной трубы с прочной нижней режущей кромкой и приваренными ушками для каната (рис. 100, б). Ближе к верхнему концу в стакане имеется отверстие, облегчающее очистку инструмента от земли. С помощью блока стакан поднимают повыше и отпускают. Под собственным весом стакан врезается в землю. Порода, попадающая внутрь стакана, удерживается в нем за счет силы трения. Стакан с грунтом вытаскивают на поверхность и очищают. Процедуру повторяют до тех пор, пока не достигнут водоносного горизонта.

Для того чтобы проникнуть в грунт максимально глубоко, используют тяжелую ударную штангу, расположенную выше стакана. Проходка твердых пород также требует более сильного удара инструмента в забое. Ударную штангу можно сделать цельной либо составной – из отдельных стальных болванок или штанг, заполненных бетоном. Соединять эти болванки лучше на фланцах с помощью болтов, поскольку цилиндрическая резьба от ударов быстро сминается и разъединить потом болванки крайне трудно.

Для проходки очень тяжелых пород (каменных плит и т. п.) приходится использовать набор таких штанг общей массой до 500 кг. Понятно, что в этом случае уже без лебедки не обойтись, а канат придется заменить стальным тросом. Трос, применяемый при описываемом методе бурения скважины, должен иметь большой запас прочности, чтобы выдерживать массу бурильного снаряда и ударной штанги. Кроме этого, трос должен выдерживать сильные нагрузки на разрыв при поднятии стакана или долота, забитого в породу.

Рис. 100. Ударно-канатный способ бурения скважины:

а – схема бурильной установки; б – забивной стакан; в – желонка; 1 – копер; 2 – канат; 3 – блок; 4 – ударная штанга; 5 – обсадная труба; 6 – корпус инструмента; 7 – режущая кромка; 8 – окно для чистки; 9 – башмак; 10 – клапан; 11 – наковальня; 12 – серьга для крепления троса

Ударная штанга может быть закреплена на стакане прочно или подвижно. В последнем случае с тыльной стороны забивного стакана находится наковальня (толстое донце), а ушки для троса приварены по ее бокам. Ударная штанга производит циклические удары по верхней части стакана с наковальней, за счет чего стакан вбивается глубже. Нескольких ударов достаточно для того, чтобы заполнить стакан полностью для последующего поднятия наверх и освобождения от грунта.

Если в шахте попались твердые породы, с которыми ни стакан, ни желонка не справляются, рабочим инструментом для этого горизонта становится долото. Раздробленный долотом грунт вынимают с помощью желонки.

Чтобы избежать обвала в процессе бурения рыхлых грунтов, в пробуриваемую скважину вставляют обсадную трубу. Ее внутренний диаметр должен позволять свободно двигаться буровому инструменту. По мере бурения скважины обсадная труба опускается, для чего ее нагружают балластом. Обсадные трубы по мере бурения удлиняют путем наращивания с помощью резьбовых соединений. Поэтому вращать обсадные трубы как при их спуске в скважину, так и при подъеме нужно только в сторону завинчивания.

Следует отметить, что бурение с помощью забивных стаканов используют, как правило, при работе в достаточно мягких и несыпучих породах. Использование этого метода бурения скважин в сыпучих грунтах не рекомендуется по причине недостаточно большой силы связки частиц сыпучих пород друг с другом.

В результате им не хватает силы трения для того, чтобы удержаться в корпусе забивного стакана, и он при выходе из забоя оказывается пустым, а тело скважины набивается сыпучим грунтом.

Бурение скважины в сыпучих породах выполняют с помощью желонки. Ее корпус изготовляют из трубы длиной 2–3 м. Вверху имеется резьба для крепления к штанге или серьга для крепления к канату, внизу – острый стальной башмак с клапаном в виде стального диска (рис. 100, в) или шарика. Резко падая вниз, желонка внедряется в породу, а при вытаскивании порода своей тяжестью закрывает клапан. Поднятую наверх желонку опрокидывают и высыпают извлеченный грунт.

Когда бур дойдет до грунта, насыщенного водой, в скважину опускают трубопровод с фильтром[25]25
  Фильтр может быть того же типа, что и для абиссинского колодца.


[Закрыть] на нижнем конце. Фильтр повышает качество воды и увеличивает срок службы насосов, перекачивающих воду из скважины.

Опустив трубу в скважину, наденьте на ее верхний конец муфту, на нее положите деревянную прокладку и ударами кувалды осаживайте трубу в грунт. Чтобы при этом можно было наблюдать степень погружения трубы, сделайте на ней отметки. Время от времени измеряйте отвесом расстояние до уровня воды. Забивание трубы следует прекратить, как только слой воды в ней поднимется на 30–40 см выше головки фильтра. После этого можно приступить к оформлению оголовка трубы и монтажу водоподъемного устройства.

Колодцы комбинированного типа

Рассмотренные выше типовые схемы устройства колодцев могут быть применены в большинстве случаев, но порой приходится искать нестандартное решение. Тогда приемлемым выходом может стать создание колодца комбинированного типа. Рассмотрим несколько примеров подобных конструкций.

Если глубина залегания грунтовых вод небольшая (в пределах 2–3 м), можно сделать довольно простой колодец. Возьмите стандартную асбоцементную трубу ∅230 мм и длиной 4 м. В ее нижней части на высоте 1 м просверлите с четырех сторон несколько отверстий диаметром 10–12 мм. Затем выройте яму наклонно (под углом 45–50°) ступенчатой траншеей. Яма должна быть шириной 600 мм и такой глубины, чтобы добраться до грунта, насыщенного водой[26]26
  При наличии на участке плывуна яму придется рыть, укрепляя ее стенки опалубкой.


[Закрыть]. На дно ямы набрасывают камень и промытый гравий слоем 200–300 мм, после чего устанавливают трубу. Пространство около трубы засыпают песком в качестве фильтра на высоту 1,5 м, на него набрасывают глину (100–200 мм), а затем землю с уклоном на поверхности. Труба должна выступать над поверхностью грунта на 0,5 м (рис. 101).

При глубине залегания воды 2,5 м полный объем такого колодца составит 8–10 ведер воды.

Рис. 101. Колодец из асбоцементной трубы:

1 – крышка; 2 – веревка; 3 – шахта колодца; 4 – ведро; 5 – резиновый клапан; 6 – глина; 7 – песок; 8 – камни

Для подъема воды здесь можно использовать любой бытовой насос («Малыш», «Водолей» и т. п.) или, поскольку глубина колодца небольшая, подойдет и ведро диаметром примерно 200 мм. Но как в такой узкой трубе заставить ведро погрузиться в воду?

Как раз для таких случаев умельцы придумали ведро с резиновым клапаном (рис. 102). При его погружении в воду язычок клапана приподнимается давлением воды, и она заполняет емкость; при подъеме вода изнутри прижимает язычок к дну, закупоривая отверстие.

Рис. 102. Колодезная бадья с донным клапаном:

1 – дужка; 2 – бадья; 3 – отверстие в днище; 4 – резиновый язычок клапана