• особое внимание необходимо уделить соединению колец между собой. Помимо того, что между двумя элементами следует положить цементный валик (1: 3), кольца соединяют 3–4 накладками, выполненными из полосовой стали шириной 40–60 мм при толщине 5–10 мм. Их фиксируют скобами, изготовленными из стального прута диаметром 16 мм. В самостоятельно сделанных кольцах для этого надо сделать отверстия в стенках колец, равномерно распределив их по окружности.
Еще более прочным является соединение колец посредством стальных стержней с загибами в виде колец на концах, вставленных в стенки на стадии бетонирования. В эти кольца и закручивают болты.
Сборный железобетонный колодец может быть выполнен не только из колец, но и из пластин (рис. 17). Этот способ достаточно редко применяется, хотя он тоже может представлять интерес.
Рисунок 17. Конструкция железобетонной пластины (размеры указаны в миллиметрах): а) продольный разрез; б) поперечный разрез; 1) арматура; 2) проволока
Пластины весят примерно 30–35 кг, имеют поперечное сечение 250 × 70 мм. Внутри они армированы стальным прутком диаметром 8–10 мм, которые перевязаны мягкой стальной проволокой диаметром 6 мм. Своей формой пластины напоминают венцы деревянного сруба, подготовленные под соединение «в лапу», более того, их монтаж осуществляют тем же способом, что и наращивание сруба с той только разницей, что пластины кладут на цементный раствор (1: 3). Если концы пластин не отформованы, то по углам их сваривают.
Как и кольца, пластины можно изготовить самостоятельно. Кроме того, колодцам, сооруженным из них, можно придать любую конфигурацию, в том числе и круглую. Важно и то, что для устройства колодца из пластин не потребуются ни помощники, ни подъемные приспособления.
После того как были рассмотрены различные варианты строительства шахтных (включая деревянные и трубные) колодцев, наступает следующий этап – устройство глиняного замка. Так называют слой мятой и утрамбованной глины, которой заполняют пространство между стенками шахты и колодца. Цель глиняного замка – повышение водонепроницаемости колодца, защита его от проникновения поверхностных вод. Нельзя сказать однозначно, какой толщины и ширины должен быть глиняный замок, разброс мнений довольно большой, начиная от 1 до 2,5 м в глубину и от 50 см до 1 м в ширину. Чтобы не ошибиться в этом вопросе, скорее всего надо обратиться к опыту профессионалов, которые много лет занимаются сооружением колодцев. Они считают, что надо исходить из того, что чем объемнее (массивнее) глиняный замок, тем лучше он справляется со своими функциями. Поэтому можно указать тот минимум, который должен быть непременно соблюден. Поскольку чаще всего строят колодцы из бетонных колец высотой 1 м, то в расчете на них укажем, что глиняный замок должен в ширину составлять 500–600 мм и находиться на 100 мм ниже второго шва между кольцами, причем предварительно на него желательно нанести несколько слоев герметика.
Кроме того, надо решить, какую глину следует использовать. Нередко непрофессоналы заполняют зазор между шахтой и стенкой колодца тем грунтом, который был вынут при выполнении проходки. Ею просто засыпают указанное пространство и в лучшем случае уплотняют ногами. Материалом же для настоящего замка должна служить красная глина, но более распространенной является желтая, причем не просто глина, а мятая жирная глина, т. е. глину необходимо вымешивать до тех пор, пока она не превратится в густую сметанообразную однородную массу. Чтобы это произошло, нельзя месить слишком большой объем глины – достаточно брать такие порции, которые реально довести до необходимого состояния. Далее мятую глину выкладывают слоями толщиной 100–150 мм, тщательно уплотняют, прежде чем положить очередной слой. Особое внимание уделяют первым двум нижним слоям.
Такой же глиной заполняют участок вокруг колодца (немного выше уровня земли), причем обязательно с небольшим уклоном в сторону от этого сооружения примерно на 2–3 м, водоотводную канаву.
При изготовлении бетонных колец тому, которое окажется самым нижним, надо придать чуть коническую форму, слегка скосить внутрь его нижнюю кромку и усилить ее стальной полосой. Тогда режущий башмак не понадобится.
При строительстве колодца нет мелочей, в частности и время для выполнения глиняного замка должно выбрано правильно. Оптимально приступать к завершению работ после того, как грунт естественным образом осядет (на это может потребоваться 1–3 года), чтобы впоследствии избежать образования пустот под отмосткой.
Завершая разговор о трубчатых колодцах, необходимо добавить следующее. Если бурением скважины занималась организация, специализирующаяся на этом виде работ, то после их окончания она выдает паспорт скважины, в которой содержатся основные ее данные. При самодеятельном бурении о них также нужно иметь представление, чтобы в дальнейшем правильно выбрать насос.
Итак, основные характеристики скважины и способы их определения:
• глубина. Чтобы установить этот параметр, надо опустить в скважину прочный тросик с небольшим грузиком на конце;
• внутренний диаметр обсадной трубы, легко измеряемый обычной линейкой (от этого зависит размер корпуса насоса);
• статический уровень воды, т. е. постоянное расстояние от поверхности земли до воды (профессионалы говорят до зеркала воды) в скважине. Измерение проводят в отсутствие насоса. Когда тросик с грузом достает воды, слышится всплеск;
• динамический уровень воды. Это тоже расстояние до поверхности воды, но установившееся при откачивании;
• дебит скважины (напомним, что это максимум воды, который скважина способна обеспечить за единицу времени).
Современный буровой колодец
Способы бурения и оборудование
Колодцы, которые устраивают посредством бурения, называют буровыми. Второе название – «трубчатые колодцы» – они получили по причине того, что в пробуренную скважину опускают стальные трубы нужного диаметра с установленным трубчатым фильтром.
От других видов колодцев трубчатые отличает то, что последние имеют довольно небольшой диаметр при значительной длине водозаборной части (глубина самого колодца редко превышает 30 м, хотя в отдельных случаях может доходить до 70 м (разумеется, это не относится к промышленным скважинам)). Посредством трубчатых колодцев можно поднимать воду и из напорных источников, и из безнапорных. В обоих случаях колодцы могут доходить как до водоупора, т. е. быть по своему устройству совершенными, так и заканчиваться в водоносном горизонте, т. е. оставаться несовершенными.
Трубчатые колодцы отличает простое устройство, которое включает трубу, погруженную в пробуренную скважину, и трубчатый фильтр. Буровой колодец предназначается для тех ситуаций, когда расход воды небольшой. При этом либо насос, либо его приемную часть опускают в фильтр (это несомненное достоинство трубчатого колодца, поскольку подъем воды ведром или бадьей менее гигиеничен).
Верхняя часть трубчатого колодца называется устьем, которое оформляется оголовком. Он одновременно не только предупреждает попадание в колодец мусора, но и является основанием, на котором монтируются водоподъемные механизмы.
Для устройства трубчатого колодца необходимо специальное оборудование, с помощью которого осуществляют механическое бурение. Известно несколько способов бурения:
• вращательный, при котором проходку ведут путем вращения бурового инструмента;
• ударный, при котором буровым инструментом ударяют по грунту, разрушая его;
• вибрационный, при котором применяют воздействие колебаний высокой частоты. К этому способу при сооружении колодцев на индивидуальных участках не прибегают, поэтому мы его рассматривать не будем.
Выбор конкретного способа определяется составом грунтов, которые предстоит пройти. Рассмотрим их более подробно.
Ручное ударно-вращательное движение основано на использовании мускульной силы человека и практикуется там, куда трудно доставить соответствующее оборудование. Максимальный диаметр скважины составляет 200–250 мм.
Проходку скважины ведут путем вращения буров, однако в твердых, сыпучих породах и в плывунах применяют долота и стаканы.
Подобранный буровой инструмент прикрепляют к буровым штангам (особым стержням), которые либо то опускают в забой, то извлекают из него, либо вращают. Проходку в пластичных грунтах, к которым относятся глинистые и глинисто-песчаные породы, используют ложковые буры, или, говоря профессиональным языком, ложки. Они представляют собой полуцилиндр, изготовленный из листовой стали (диаметр корпуса – 70, 102, 140, 198 мм при длине 700–750 мм), имеющий левую отогнутую режущую кромку. Срезанная порода наполняет полуцилиндр и не выпадает из него благодаря сжатию и прилипанию к стенкам. С той же целью при проходке через сыпучие грунты продольную щель между кромками делают более узкой. В процессе движения ложка выбирает породу благодаря вертикальной и нижней режущей кромкам. Нижняя часть ложки может иметь разную конструкцию. При самостоятельном исполнении проще всего применить такие варианты устройства низа ложки:
• в виде ковшеобразного резца;
• в виде резца с левой стороны и в виде поперечного выступа с правой стороны.
Во втором случае между отгибами дополнительно к телу ложки приваривают сверло по металлу. Естественно, что для этого необходимо нагреть металл до соответствующей температуры. Однако можно обойтись и без термической обработки кромок, если для ложки подобрать трубу нужного диаметра.
Особенность ложковых буров состоит в том, что их корытообразный корпус чуть сдвигают от оси вращения, в частности у бура со сверлом оси нижнего сверла и вращения штанги совпадают, а ось тела ложки смещена примерно на 10–15 мм. Благодаря этому ложковый бур при вращении в скважине будет выбирать в породе отверстие большего диаметра, чем диаметр ложки. Это сыграет положительную роль при погружении обсадной трубы, внутренний диаметр которой, как правило, вынужденно берут больше наружного диаметра ложки. Дело в том, что в случаях возможного обвала стенок скважины ее одновременно бурят и фиксируют обсадной трубой, в которую ложка должна входить.