равномерно выбирая со всех сторон грунт на толщину венца и подводя снизу бревна новых венцов, укрепляя их между собой временными скобами. Одновременно наверху собирают требуемую высоту сруба колодца. Чтобы не было перекоса и разрыва стенок колодца, через 5–6 венцов укладывают закладные бревна на 20–25 см длиннее рядовых. Концы закладных бревен заделывают в стенки шахты. Если водоносный слой обильный, то трудно завести нижнюю подводную часть сруба. В таком случае в колодец опускают коробку, сбитую из толстых досок, и продолжают выемку грунта, заглубляя коробку, насколько это возможно. На дно насыпают крупный песок, щебенку, мелкую гальку слоем 20–25 см, чтобы вода не взмучивалась при пользовании колодцем.
Бетонные колодцы (рис. 28) — практичны, долговечны, просты в строительстве.
Рис. 28.Вариант устройства шахтного колодца из кирпича (природного камня) или бетона с ручным насосом:
1 — песок; 2 — щебенка; 3 — тяга; 4 — рычаг; 5 — будка; 6 — вентиляционный стояк; 7 — глиняный замок; 8 — излив с краном; 9 — запорный вентиль; 10 — подземный трубопровод; 11 — дренажное (сливное) отверстие диаметром 2–4 мм; 12 — насос; 13 — бетон или кирпичная кладка; 14 — водозаборный фильтр
Монтируют шахтные колодцы из бетонных и железобетонных колец, диаметром от 1 до 1,5 м. Для неглубоких колодцев от 4 до 6 м используются бетонные трубы (d = 60–70 см; длиной 3–4 м). Колодцы из бетонных колец для предотвращения завалов шахты чаще всего делают опускным способом с постепенным наращиванием. Равномерно подрывая грунт по периметру кольца, его опускают на всю высоту, затем на первое кольцо сверху ставят следующее кольцо и подрывают фунт дальше и повторяют этот процесс до тех пор, пока не дойдут до водоносного слоя. В водоносном слое грунт выбирают на максимальную глубину, насколько это возможно. Чтобы проследить равномерность опускания кольц, их проверяют отвесом. Дно колодца, откуда и будет поступать вода, засыпают по аналогии с деревянным колодцем — песком, щебнем или галькой.
При залегании водоносных пород на глубине свыше 20 метров целесообразнее устраивать трубчатые колодцы путем бурения с последующим опусканием в пробуренную скважину труб разного диаметра.
Для сооружения трубчатых колодцев (рис. 29) нужны трубы и специальный буровой инструмент. Строительство трубчатых колодцев требует меньших затрат времени и в 5–6 раз дешевле шахтных.
Рис. 29.Устройство трубчатых колодцев:
а — забивной трубчатый колодец; б — удлинительная штанга с воротком; 1 — обратный клапан; 2 — дырчатый фильтр; 3 — всасывающая труба; 4 — ручной поршневой насос; 5 — отмостка; 6 — обсадная труба; 7 — водоносный слой; 8 — удлинительная труба; 9 — муфта; 10 — шпилька; 11 — трос (петли); 12 — вертлюг; 13 — вороток
Для фильтрования воды, поступающей к насосу, применяют фильтры (рис. 30).
Рис. 30.Оборудование для бурения скважины:
а — оборудование для бурения скважины; б — поворотный хомут; 1 — водоносный слой; 2 — шнек; 3 — буровая колонка; 4 — ворот; 5 — тренога; 6 — стяжная шпилька; 7 — блок; 8 — вертлюг; 9 — вороток; 10 — оголовок; 11 — деревянный щит; 12 — башмак зубчатый; 13 — хомут деревянный; 14 — муфта ударная; 15 — стяжная шпилька; 16 — обсадная труба.
Фильтры:в — фильтр с проволочной обмоткой: 1 — труба; 2 — проволочная обмотка; 3 — стальные прутки (опорная проволока); 4 — отверстия; г — фильтр сетчатый: 1 — наконечник; 2 — труба; 3 — сетка; 4 — проволочная обмотка; 5 — отверстия — перфорация; д — фильтр гравийный: 1 — сетка; 2 — гравий
Фильтр устанавливают в водоприемной части скважины. Наибольшей популярностью пользуются:
1. Дырчатый фильтр без сетки — стальная перфорированная труба с круглыми отверстиями (d = 10–20 мм), просверленными в шахматном порядке.
2. Щелевой фильтр — стальная труба с прямоугольными отверстиями, размером 2,6x1,5 мм и больше.
3. Сетчатый фильтр — перфорированная труба с опорной латунной проволокой (d = 2,5–3 мм), сверху закрепляют сетку. Диаметр отверстий в сетке 0,1–0,5 мм;
4. Гравийные фильтры — гравий засыпают в скважину вокруг трубы с фильтром.
Диаметр фильтра должен быть таким, чтобы он мог легко и свободно опускаться в обсадную трубу или скважину.
В основном для водозабора существуют два типа скважин: фильтровые (например, в Московской области глубиной до 35 м — «скважины на песок») и глубокие (до 100 м и более — «скважины на известняк»), которые неверно называют «артезианскими».
Фильтровые (песчаные) скважины бурят на ближайший водоносный горизонт, залегающий в песчаных грунтах. Глубина их составляет обычно 20–30 м. Скважина состоит из обсадной колонны из труб диаметром 127–133 мм и галунного плетения сетчатого фильтра. Дебит таких скважин составляет до 1 м3/час. Бурение на воду производится достаточно быстро — в течение одного-двух рабочих дней. Однако эти скважины имеют тенденцию к заиливанию, и срок эксплуатации таких скважин напрямую зависит и от мощности водоносного горизонта, и от интенсивности ее эксплуатации: чем чаще скважиной пользуются, тем дольше она служит (на практике до 15 лет).
Глубокие («артезианские») скважины (на известняк) (рис. 31) бурят до водоносного слоя, залегающего в известняке на глубинах 20-130 м.
Рис. 31.Схема установки скважинного насоса с автоматикой и графическим расчетом напора:
Нтр — требуемый напор насоса, м; Нтр = Нгр + HL + Нф;
Нгр — гравитационная составляющая — геометрическая высота подъема воды, м;
HL — сумма потерь напора на расчетном участке, м;
Нф — свободный напор сантехнического прибора, принимаемый согласно таблице, м; Нгр = Нду + Нд + На;
Нду — высота от наиболее низкого уровня воды в скважине до уровня земли, м;
Нд — высота от уровня земли до верхней точки водоразбора, м;
На — наименьший гарантированный порог срабатывания автоматики, принимается равным 30 м; Фактический максимальный напор насоса следует выбирать больше расчетной величины требуемого напора
Они отличаются не только своей глубиной и производительностью (до 100 м3/час), но и сложностью бурения. Такие скважины бурят обычно большего диаметра (159–324 мм) и большей глубины, чем «скважины на песок». Этим обусловлено и большое количество обсадных колонн. Продолжительность работ увеличивается до 4-х и более дней в зависимости от породы и глубины скважины. Цена бурения скважин на известняк выше, срок службы этих скважин значительно дольше — 50 и более лет, так как фильтром в таких скважинах является сама порода (известняк) и заиливания не происходит.
Для бурения скважин используют специальные установки. В готовую скважину опускают чаще всего стальные обсадные толстостенные трубы, в них погружают глубинный (скважинный) насос диаметром 3–4 дюйма. От насоса выходит на поверхность и вводится в дом напорный трубопровод. Для исключения возможного промерзания оголовка и просачивания поверхностных вод в скважину ее окружают заглубляемой подземной камерой (защитным колодцем — кессоном). Дно камеры заливают бетоном или выполняют из стального листа не тоньше 5 мм. При этом колодец располагают на такой глубине, чтобы водопроводные трубы проходили ниже промерзшего грунта, а верхняя часть обсадной трубы выступала над дном как минимум на 0,5 м. Стальную обсадную трубу пропускают через манжету (резиновую, гидростеклоизольную), вставленную в отверстие в бетонном дне, или приваривают по окружности отверстия в стальном дне. Стенки камеры (имеющие форму прямоугольника или окружности) изготавливают из бетонных колец, кирпича или стального листа. В последнем случае нет необходимости в дополнительной гидроизоляции, поскольку лист просто приваривают к стальному дну.
Расположение скважины, разрабатываемой вручную, или шахтного колодца определяется залеганием подземных вод. А вот артезианскую скважину бурят в наиболее удобном месте. Ее располагают так, чтобы, во-первых, общая длина труб водопровода была минимальной, во-вторых, скважина не находилась на пересечении наиболее часто используемых маршрутов и, в-третьих, подземная камера при неровной поверхности участка не оказалась в низине (для исключения скапливания вокруг нее дождевой и талой воды). Работы по устройству скважины нужно начинать с получения исчерпывающей информации от специалистов о гидрогеологических условиях на данном участке. Гидрогеологи обычно отвечают: вопрос не в том, есть ли на участке вода, вода есть практически везде, вопрос, на какой она глубине.
Для водоснабжения загородного дома чаще всего используются наиболее распространенные источники воды, колодцы (глубина, как правило, не превышает 10–15 метров) и скважины (глубина исчисляется десятками метров). С этим связана конструкционная классификация насосов на поверхностные и погружные. Поверхностные размещаются: в доме или рядом с колодцем. Погружные (скважные) насосы на конце шланга опускаются в скважину или водоем. Поверхностные насосы обычно дешевле, но имеют существенные ограничения по глубине всасывания. Так, для подъема воды с глубины не бо