Колодцы. Шахтный и трубчатый колодец

Колодцы - гидротехнические сооружения, предназначенные главным образом дли добычи воды из подземных источников . колодцы используются, кроме того, и для получения воды из открытых водоемов (инфильтрационные колодцы), а также для удаления жидких отбросов (поглощающие колодцы).

Колодцы представляют собой выкопанные в земле вертикальные шахты или скважины , достигающие водоносного горизонта, и служат, как правило, для организации местного водоснабжении. Буровые колодцы иногда используют в качество источника и при централизованном водоснабжении. В крупных городах применение колодцев для централизованного водоснабжения не получило широкого распространения в силу ограниченного дебита воды.

В зависимости от местных условий, глубины залегания водоносных горизонтов, потребностей водоснабжения и технических возможностей сооружают шахтные (срубовые ) или буровые (трубчатые ) колодцы. Устройство трубчатых колодцев предпочтительнее, т. к. по сравнению со срубами трубы значительно лучше предохраняют воду от загрязнений.

Глубина колодца может колебаться от нескольких метров до десятков и даже сотен метров (артезианские колодцы) и зависит от глубины залегания водоносных горизонтов. Дебит воды, получаемой из колодцев, колеблется от 1,5—7 (шахтные и мелкие трубчатые колодцы) до 400 м3 в сутки (крупные трубчатые колодцы). Вода в колодцах устанавливается на определенном уровне, который называется статическим. Однако при постоянном заборе воды из колодцев количество ее, поступающее из почвы, оказывается недостаточным для поддержания в колодцах статического уровня, и она устанавливается на более низком уровне, который называется динамическим.

В результате вода постоянно притекает в колодец, а в почве вокруг него образуется зона некоторого разрежения, имеющая вид воронки, расширяющейся кверху (депрессионная воронка). Разница высоты статического и динамического уровней, а следовательно, и величина депрессионной воронки зависят от интенсивности откачивания воды. Величина депрессионной воронки имеет большое гигиеническое значение, т. к. по ее размеру можно определить зону наиболее вероятного подсасывания загрязнений в колодцах, и служит критерием для установления зон санитарной охраны.

Качество воды, получаемой из колодцев, зависит от глубины их, благоустройства, способа забора воды, местных гидрогеологических и гигиенических условий. Как правило, с увеличением глубины колодца бактериальное загрязнение воды, получаемой из них, снижается, а количество растворенных солей и степень жесткости увеличиваются. Из правильно устроенных колодцев обычно получают воду, по своим качествам пригодную для использования без дополнительной обработки.

Для получения доброкачественной воды рекомендуется устраивать колодцы на возвышенном месте, в достаточном удалении от мест загрязнения (не ближе 25 м от скотных дворов, сараев, дворовых уборных, мусорных куч, помойных ям и т. д.) с учетом строения почвы. При близком расположении к указанным объектам, высокой степени проницаемости почвы или неправильном устройстве этих объектов загрязнения из них могут просочиться в колодец. Глубину колодца рекомендуется доводить до второго или третьего водоносных горизонтов, что в значительной степени снижает возможность загрязнения воды. Территория вокруг К. должна быть благоустроена и содержаться в чистоте. Участок земли, прилегающий к колодцу в радиусе около 5 м, следует огородить; в радиусе 2—3 м земля должна иметь твердое покрытие. Для обеспечения оттока проливаемой воды сооружают водоотводные желоба или роют канавки.

— наиболее древнее сооружение для добычи воды — является самым распространенным источником водоснабжения в сельской местности.

Его размер и формы могут быть разнообразные:

• Квадратная.
• Круглая.
• Овальная.
• Прямоугольная.

Стенами могут быть:

• Деревянные брусья.
• Бетонные колодезные кольца.
• Камень (бут или кирпич).

Для устройства шахтного колодца вертикально в земле выкапывают вручную или специальными механизмами шахту, имеющую квадратное или круглое сечение с величиной сторон (диаметра) около 1 м. Глубина шахтного колодца чаще всего колеблется от 5 до 45 м, но иногда может доходить до 20—25 м. Стенки шахты укрепляются срубом — деревянным, кирпичным, каменным, бетонным.

На деревянный сруб используют породы, устойчивые к гниению: дуб, лиственницу, сосну, ольху. Хорошим креплением являются бетонные кольца, которые опускают в шахту и скрепляют между собой цементным р-ром. Такие стенки обладают полной водонепроницаемостью, что является.важным фактором, предохраняющим воду в шахтном К. от загрязнения. Нижнюю часть сруба, находящуюся в водоносном горизонте, делают водопроницаемой для облегчения поступления воды в колодец (при бетонированном срубе нижнюю часть сооружают из пористого бетона). При устройстве шахтных колодцев в скальном грунте иногда обходятся без крепления стенок.

Для предотвращения взмучивания воды на дно колодца насыпают крупный гравий. Верхняя часть сруба должна выступать над поверхностью земли на 0,8—1 м, чтобы в колодец не попадали поверхностные загрязнения; вокруг сруба отрывают яму глубиной около 1 м и такой же ширины, в которую послойно утрамбовывают жирную глину (глиняный замок). Поверхность грунта вокруг колодца должна иметь скат во внешнюю сторону.

Сруб снабжается крышкой, а для защиты от атмосферных осадков над ним устраивают навес. Наиболее гигиеничным и удобным является подъем воды из шахтного колодца по трубам с помощью ручных или электрических насосов, при этом устью колодца может быть полностью закрыто. Часто подъем воды осуществляется ведрами при помощи ворота или «журавля». Общественное ведро постоянно закрепляется на подъемном устройстве. Пользование индивидуальными ведрами категорически запрещается. Наиболее гигиеничным в этом случае является самоопрокидывающееся ведро, к которому не прикасаются руками. Периодически (раз в год) колодец подвергается очистке: воду из него полностью откачивают, механически очищают стенки и дно от осадков и ила, после чего производят обеззараживание. Для этого обмывают стенки сруба 10% раствором хлорной извести, доводят в накопившейся воде содержание активного хлора до 10—15 мг/л и оставляют на 10—12 часов, после чего воду вычерпывают до исчезновения резкого запаха хлора.

Могут быть мелкими или глубокими. Они представляют собой металлические трубы, вставленные в землю до водоносного горизонта. Нижняя часть трубчатого колодца снабжена фильтром для приема воды, подъем которой может происходить самотеком, с помощью ручных, электрических центробежных или поршневых насосов, а также эрлифтов. В верхней части трубчатого колодца устраивают приспособление для сбора вытекающей воды и предохранения колодцев от загрязнения с поверхности. Диаметр труб может быть различным и зависит от глубины колодца предполагаемого дебита воды и технических возможностей. При небольшой глубине используют трубы одинакового диаметра. При бурении скважин на большие глубины использование труб одинакового диаметра становится невозможным; в таких случаях диаметр труб с увеличением глубины бурения уменьшается.

Место соединения труб разного диаметра герметизируют. Мелкие трубчатые колодцы (абиссинские, нортоновские) используют для добычи воды с небольших глубин, не превышающих 7—8 м, и сооружают из труб диаметром 40—60 мм. Подъем воды из такого колодца производится ручным поршневым насосом, установленным в наземной части колодца. Такой насос не в состоянии создать разрежение, достаточное для подъема воды с больших глубин. Нижняя часть труб мелких трубчатых К. заканчивается стальным наконечником, благодаря чему возможно вбивание или ввинчивание их в грунт без предварительного бурения скважины. Такой способ погружении труб снижает возможность за трубного загрязнения водоносного горизонта с поверхности. Вода из водоносного горизонта поступает в полость труб через расположенные в их нижней части сверления, закрытые сетчатым фильтром. Наземная часть колодцев выступает над поверхностью земли примерно на 1 м и представляет собой укрепленную на поверхности колодку, снабженную водоразборным краном и рукояткой для приведения действие насоса, размещенного внутри колонки. Дебит такого К. составляет обычно около 1,5—2 м3/сутки.

Простота устройства, а также компактность оборудования мелких трубчатых колодцев позволяют использовать их для организации полевого водоснабжения (нулевые станы, экспедиции, военные условия). Качество воды, получаемой из мелких трубчатых колодцев, в значительной степени колеблется в зависимости от их глубины, характеристики грунта и степени загрязнения почвы.

Используют для добычи воды из глубоких межпластовых водоносных горизонтов. Их разновидностью являются артезианские колодцы, которые устраивают посредством бурения скважин до водоносных горизонтов, где вода находится под напором в силу определенного расположения водоупорных и водоносных горизонтов. Глубина артезианских колодцы не ограничивается подъемными возможностями насосов и иногда может достигать нескольких сотен метров при диаметре труб до 400 мм. Иногда напор воды в межпластовых горизонтах бывает недостаточным для выхода ее на поверхность земли. В таких случаях используют специальные устройства. Артезианские колодцы, а также буровые с использованием водоподъемников часто применяют для централизованного водоснабжения; вода в них довольно высокой степени чистоты.

Устраивают для улучшения качества воды, забираемой из открытых водоемов. Он представляет собой шахтный колодец, вырытый в нескольких метрах от водоема (в зависимости от характера грунта).

Глубина инфильтрационного колодца должна быть примерно на 1 м ниже уровня воды в водоеме. Вода поступает в него из водоема, проходя через слой грунта, вследствие чего качество ее улучшается. Если вблизи водоема грунт плохо проницаем для воды, то иногда между водоемом и инфильтрационным колодцем отрывают фильтрационную траншею, которую заполняют пористым, хорошо фильтрующим материалом. Оборудование инфильтрационного колодца должно соответствовать всем требованиям, предъявляемым к шахтному колодцу.

Представляет собой шахтный колодец, достигающий водоносного горизонта. Его используют для удаления жидких отбросов. Отбросы постепенно всасываются в водоносный горизонт. Поглощающие колодцы могут явиться источником загрязнения водоносных горизонтов.

К атегория: Колодцы

Трубчатые колодцы

Трубчатый колодец, как правило, строится тогда, когда из-за особой структуры почвы невозможно устроить обычный колодец (например, из-за наличия в почве валунно-галечниковых грунтов, слежавшихся с глиной и суглинком и являющихся преградой для водоносных слоев).

Трубчатый колодец состоит из водоподъемной трубы, фильтра, расположенного в нижней части трубы, и наземного крана или насоса. Такой тип колодца используется при глубине водоносного горизонта более 10 м и при отсутствии над ним каменистых образований. Вода в трубчатых колодцах самая чистая, потому что она хорошо очищается, проходя через несколько слоев грунта. Кроме того, вода в таком колодце никогда не застаивается из-за небольшого объема водоприемной части.

Скважину для колодца можно выполнить буровым (при помощи бура) или ударным способом. При ударном способе труба с инструментом с силой опускается в грунт, каменистые породы при этом разрушаются и удаляются из скважины.

Для того чтобы выбрать тот или иной способ, необходимо определить характер грунта данной местности. Поэтому предварительно перед началом работ надо пробурить несколько скважин.

Для получения подземной воды чаще всего устраивают трубчатые (буровые) колодцы. При большой глубине залегания подземных вод устройство трубчатых колодцев является единственно возможным решением.

Трубчатый колодец представляет собой пробуренную в земле скважину, закрепленную стальными, так называемыми обсадными, трубами.

В твердых скальных породах стенки скважины трубами не закрепляют.

При большой глубине скважины диаметр ее неодинаков по всей глубине, а уменьшается ступенями с увеличением глубины, т.е. колодец имеет телескопический вид. При устройстве такого колодца сначала пробуривают скважину на глубину hi, опуская в нее колонну обсадных труб диаметром d1. Затем пробуривают скважину меньшего диаметра на глубину h1, опуская в нее колонну труб диаметром d2 и т. д. По окончании бурения колонны труб перерезают труборезом и извлекают верхние части колонн наверх. Кольцевые промежутки длиной 3- 5 м между стенками труб в месте изменения диаметра скважины «тампонируют» (заполняют цементом) для того, чтобы в скважину не попадала вода из верхних горизонтов. Верхнюю часть второй колонны во многих случаях не вырезают, чтобы лучше защитить колодец от загрязнения поверхностными водами.

В нижней части колодца имеется фильтр, через который вода поступает в колодец. Если водоносный слой состоит из твердых устойчивых трещиноватых пород, то фильтр не устраивают, и вода поступает непосредственно в скважину.

Фильтры. Конструкции фильтра зависят от характера пород, складывающих водоносные пласты.

Приводим описание некоторых из применяемых в настоящее время фильтров.

Дырчатые фильтры представляют собой трубу (обычно стальную, в некоторых случаях из фарфора, керамики, пластмассы) с отверстиями диаметром d - 5-25 мм, расположенными в шахматном порядке на расстоянии 1,5-2d друг от друга с таким расчетом, чтобы скважность фильтра (отношение общей площади отверстий к боковой поверхности фильтра) составляла до 20%. В нижней части трубы отверстия не устраивают. Здесь осаждаются частицы породы, попавшие внутрь фильтра. Эту часть фильтра называют отстойником. Снизу отстойник закрывают пробкой.

Щелевые фильтры могут быть сделаны из пластмассы, из дерева, из асбестоцементных труб. Недостатком деревянных фильтров является их малая скважность (не больше 10-15%). Скважность фильтров из пластмассы достигает 25-30%. Они обладают большой устойчивостью против коррозии.

Щелевые фильтры применяют в крупнозернистых песках; при условии заводского изготовления (фильтры с очень узкими щелями) они могут быть применены и в мелкозернистых песках.

Рис. 1. Схема трубчатого колодца

Сетчатые фильтры устраивают на каркасе из дырчатой трубы. На каркас напаивают проволоку (медную, латунную, стальную, оцинкованную или из нержавеющей стали) спирально или продольными прутьями, а на проволоку напаивают сетку, сплетенную из тонкой проволоки - медной, латунной или из нержавеющей стали.

Рис. 2. Щелевые фильтры 1 - рабочая часть фильтра; 2 - стальная соединительная муфта; 3 - стальной соединительный ниппель; 4- звенья фильтров; 5 - муфта с внутренней нарезкой; 6 - обручи

Рис. 3. Сетчатый фильтр

Применение сетчатых фильтров широко распространено, хотя они имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что они под воздействием электрохимических процессов, возникающих вследствие образования гальванической пары между стенкой трубы и сеткой (т. е. между разными металлами), могут быстро разрушаться и зарастать. В результате зарастания быстро падает пропускная способность фильтра.

Проволочные фильтры устраивают также на каркасе из дырчатой трубы, но вместо сетки на трубу навивают спирально обмотку из проволоки толщиной 2-3 мм с прозорами

между витками от 0,5 до 5 мм в зависимости от крупности породы водоносного пласта.

Спиральную проволоку можно навивать также на продольные прутья, припаянные по образующим трубы. В этом случае витки спиральной проволоки примыкают вплотную Друг к другу. Проволочные фильтры, так же как и сетчатые, быстро разрушаются вследствие электрохимической коррозии.

Отмеченного недостатка не имеют гравийные фильтры разных конструкций. Эти конструкции можно подразделить на два основных вида: обсыпные и так называемые корзинчатые. Обсыпные фильтры устраивают путем засыпки отсортированного гравия в кольцевое пространство между обсадной трубой и перфорированной трубой каркаса фильтра. После засыпки гравия обсадную трубу вынимают. Для лучшей работы гравийного фильтра обсыпку можно делать в два или три слоя разной крупности (уменьшающейся в направлении от колодца). Для этого опускают несколько концентрических колонн обсадных труб.

Гравийный фильтр можно также устроить путем откачки песка, составляющего водоносный слой, из пространства за стенками дырчатой трубы и последующего заполнения гравием образовавшейся каверны.

Гравийно-проволочный фильтр конструкции Ф. С. Бояринцева представляет собой каркас из дырчатой трубы, на которую напаяны продольные проволоки (ребра) диаметром 3-4 мм, а по ним спиральная обмотка из проволоки диаметром 0,8-2 мм. В нижней части каркаса имеется отстойник высотой 0,5-1,5 м. При агрессивных водах применяется проволока из нержавеющей стали. Фильтр обсыпают гравием или крупным песком, которым заполняется пространство между фильтром и обсадной трубой.

В. М. Гаврилко (Водгео) предложен гравийный каркасно-стержневой фильтр рис. 4). В этом фильтре опорный каркас Устраивается не из труб, а из стальных стержни, закрепленных в опорных поясах.

Рис. 4. Каркасно-стержневой фильтр (без проволочной обмотки) 1 - муфта; 2 - соединительные патрубки; 3 - металлические стержни диаметром 14 мм; 4 - опорные пояса из фланцев или колец; 5 - кольца-насадки; 6 - швы сварки; 7 - резьба на соединительных патрубках

Рис. 5. Водоподъемное оборудование трубчатого колодца а - при оборудовании вертикальным насосом: б - то же, воздушным водоподъемником; в

- Трубчатые колодцы

Трубчатые (буровые) колодцы (рис. ниже) состоят из скважины, которую выполняют путем вращательного или ударного бурения, что зависит от породы (грунта). Лучше всего такие колодцы заглублять в породу на глубину не менее 10 м. Для сооружения трубчатых колодцев необходимы трубы и специальный буровой инструмент. Строят буровые колодцы гораздо быстрее шахтных, т. е. за 5-7 дней, при глубине бурения до 20 м на устройство шахтного колодца такой глубины требуется 30-60 дней. Кроме этого, по стоимости они в 4-5 раз дешевле шахтных. Буровые колодцы закрывают с наружной стороны. Воду из них подают насосами, что более гигиенично по сравнению с подъемом воды бадьей или ведром. Оборудование для строительства трубчатых колодцев:

Трубчатые колодцы: а - копер и его детали: 1 - ноги копра; 2 - штанга; 3 - верхний узел копра; б - бурение при помощи копра: 1 - балансир (рычаг); 2 - канат; 3 - штанга; в - извлечение труб при помощи рычагов: 1 - козелок; 2 - рычаги; 3 - хомут; 4 - труба; г - канатная петля для свертывания и развертывания труб; д - хомуты для вращения труб

Для оборудования трубчатых колодцев необходимы копер (тренога или вышка), инструменты, трубы, фильтры и т. д. (см. рис.). Копры, треноги или вышки состоят из трех бревен диаметром от 13 до 18 см в тонком конце (в отрезе), длиной 8-9 м. Бревна должны быть прямыми и без сучков. Для скважин большого диаметра копер можно изготовить из четырех ног. Расстояние между ногами берут не менее 2 м. Концы ног заглубляют в землю. Высота копра в основном зависит от длины обсадных труб, глубины бурения и т. д. Вверху тонкие концы копра скрепляют шкворнем с головкой и гайкой диаметром не менее 35 мм. К шкворню крепят серьгу для канатного однороликового блока. На высоте 2,5-3 м от земли на поперечинах треноги делают настил из 50-60-миллиметровых досок, на которых во время бурения могут находиться рабочие.

Вместо настила можно крепить длинными гвоздями или скобами перекладины для подъема рабочих к верху треноги. Между двумя ногами копра крепят ворот, который необходим для подъема и опускания труб и штанг. Для подъема труб, сильно удерживаемых породой, применяют балансиры, т. е. рычаги с прикрепленным к ним через блок буровым канатом. Балансир можно также использовать при ударном бурении. Поднимать или просто отрывать от породы трубы рекомендуется двумя или тремя рычагами, подставляя под них козелки. На трубе для упора рычагов крепят хомут. Переставляя хомут, поднимают трубу. Хомуты бывают стальные и деревянные. Их применяют для вращения, посадки и подъема обсадных труб и штанг. Стальные изготовляют из полосовой стали, деревянные - из древесины твердых пород без сучков, диаметром 180-250 мм, длиной 2,5-3 м. На толстых концах древесины делают выемки для труб. Стягивают половинки хомутов двумя или четырьмя массивными болтами, желательно с ленточной резьбой и гайками с барашками. Для свинчивания и развинчивания труб (т. е. колонны из труб) применяют цепные ключи разных размеров. Когда ключей нет, используют канатную петлю, которую навивают на трубы пятью-шестью витками. На трубах устраивают две канатные петли: одну - для удержания одной трубы, другую - для вращения другой. Устраивают петлю так. Берут конец каната или тонкого троса длиной 2-3 м, наматывают двумя витками вокруг трубы. Затем один конец спускают вниз вдоль трубы на 500-800 мм. Верхний конец каната наматывают на трубу и делают пять-шесть нисходящих витков по концу, опущенному вдоль трубы. В петлю просовывают лом или вагу (брусок или древесный ствол длиной 2-3 м). При нажиме на них петля начинает затягиваться, туго прижимая витки к трубе, и трубу вращают в нужную сторону. Вторая петля удерживает вторую трубу колонны, которая состоит из двух или нескольких труб. Кроме того, нужно использовать подкладные вилки, крюки, вертлюги для подвешивания труб или штанг, хомуты и т. д.

Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр, длину и массу, применяют его для бурения различных пород. Весь буровой инструмент имеет верхнюю головку с конусной резьбой, которую легко завертывать.

Буровой инструмент: 1 - буровые ложки; 2 - змеевик; 3 - зубильное долото; 4 - пирамидальное долото; 5 - желонка; 6 фильтр; 7 - башмаки зубчатый и гладкий; 8 - ветлюга

Буровые ложки используют для бурения скважин преимущественно в устойчивых легких породах: чистых влажных песках; глинистых песках; песках с мелким гравием; суглинках и песчанистых глинах. Чаще всего применяют ложки с лезвием и змеевиком (пустотелый стальной цилиндр с головкой, резьбой, продольной прорезью по длине цилиндра). Ложку изготовляют из листовой стали или стальных труб и обязательно закаливают. Корпуса ложек бывают диаметром 70, 102, 140,198 мм, длиной 700-750 мм. Предназначены для обсадных труб с внутренним диаметром 78, 115, 155, 205 мм. Змеевик (спиральный бур) применяют для бурения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторого количества гравия. Состоит из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвия. Шаг спирали равен диаметру змеевика. Закаливают змеевик на высоту спирали. Изготовляют из полосовой стали нужной марки и вязкости. Полосу нагревают до белого каления, зажимают в тиски и завивают при помощи ключа. Изготовляют змеевик цельнокованным. Сварка не, допускается. Змеевики бывают диаметром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм. Долота применяют для ударного бурения в твердых породах. Бывают разного вида и названий: зубильные, пирамидальные, плоские, крестовые и др. Они состоят из лопасти, шейки, конусной резьбы. Нижнюю кромку называют лезвием. Выковывают из цельного куска крепкой стали и закаливают. Во время работы для округления ствола скважины долота необходимо поворачивать на угол 15-20° после каждого удара. Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лезвия 258, 260, 290 мм.

Желонки бывают разных типов. Широко распространены простые и поршневые. Служат главным образом для извлечения из скважины ударным способом пробуренной породы, а также для бурения сыпучих и рыхлых пород. Корпус желонок изготовляют из обсадной или газовой трубы длиной 2-3 м. Вверху имеется резьба и вилка для крепления к канату, внизу - стальной башмак с клапаном. Нижнюю часть башмака делают острой, диаметром на 4-6 мм больше наружного диаметра корпуса желонки. Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика.

Колонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм, соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм. Буровые ложки, змеевики и желонки необходимо изготовлять определенной длины. Это объясняется тем, что в процессе бурения операции чередуются: опускают инструмент, бурят и извлекают его из скважины, очищают от породы, обратно вставляют, бурят, извлекают, очищают и т. д. Это отнимает много времени. При коротких инструментах время, затрачиваемое на выполнение операции, увеличивается в 2-3 раза. Фильтры применяют для фильтрования воды, поступающей к насосу. Они бывают разных конструкций и длины. Изготовляют из меди или нержавеющих материалов, гравия и т. д. Дырчатый фильтр без сетки - стальная перфорированная труба с круглыми отверстиями диаметром 10-20 мм, просверленными в шахматном порядке, общая площадь фильтра должна составлять примерно 20-25% от общей поверхности трубы. Устанавливают в неустойчивых скальных или крупноблочных рыхлых породах.
Трубы берут диаметром 76, 102, 152 мм, соответственно с отверстиями диаметром 12, 16, 18 мм, с расстоянием между ними 30, 35, 40 мм. Стальной щелевой фильтр - стальная труба, на которой прорезают в шахматном порядке прямоугольные отверстия (щели шириной от 1,5 до 3 мм, длиной от 26 до 100 мм). Фильтр с проволочной обмоткой - перфорированная труба с приваренной по длине опорной проволокой диаметром 3-4 мм, на которую навивают стальную проволоку толщиной от 1,5 до 2 мм так, чтобы между витками не было просветов. Все крепят сваркой. Таким образом между трубой и обмоткой остается пространство, равное толщине опорной проволоки. Сетчатый фильтр - перфорированная труба с опорной латунной проволокой диаметром 2,5-3 мм, наверх которой закрепляют сетку. Опорную проволоку навивают на трубку по спирали через 15-30 мм виток от витка. Все крепят отдельными точками чеканкой.

Сетка из красной меди бывает с отверстиями от 0,10- до 0,50 мм, ходовой размер - 0,25 мм. Отверстия должны быть в 2 раза меньше диаметра песчинок. Длина и толщина фильтров разные. Применяют для различных песков, кроме однородных мелкозернистых и глинистых.

Гравийные фильтры различают двух типов. Первый - засыпают гравий в скважину после ее устройства, второй - опускают дырчатую трубу или сетчатый фильтр, которые по мере подъема обсадных труб обсыпаются зерном. Зерно гравия берут в 10-12 раз крупнее диаметра водоносного песка. Диаметр фильтров берут таким, чтобы они могли свободно опускаться в обсадную трубу или пробуренную скважину без обсадной трубы. Штанга - стальные трубы особого проката с утолщенными стенками вообще и особенно на концах. Соединяют между собой стальными муфтами. К штангам крепят инструмент для выполнения вращательного или ударного бурения. Трубы должны быть очень прочными на сжатие, растяжение, скручивание. Нормальная длина штанг - 3 м, но бывают короткие штанги длиной 1, 1,5, 2 м. Штанги, соединенные вместе, называются колонной. При начальной стадии бурения забуриваемой скважины короткие трубы весьма удобны.

Для бурения небольших по диаметру скважин глубиной до 30 м можно применять обычные стальные газовые трубы или водопроводные, которые скрепляют между собой в колонны, лучше всего не обычными, а стальными муфтами. Длина муфт должна равняться двойному диаметру трубы. Обычные муфты малопригодны. Можно применять стальные прутки квадратного или круглого сечения, а также стволы молодых деревьев (дуб, ясень, ель, лиственницу), но только для ударного бурения с предварительным укреплением концов сталью. Штангу ударную изготовляют из мягкой стали и применяют для увеличения массы инструмента. Имеет внутреннюю резьбу для закрепления инструмента. Длина штанги - 2-2,5 м, масса - до 200 кг. Обсадные трубы, для среднего и глубокого бурения изготовляют из различной по качеству стали, они должны быть совершенно ровными и без вмятин. Служат для предотвращения обвалов стенок скважины при проходе в неустойчивых породах, а также для изоляции водоносных горизонтов с непригодной для употребления водой. Применяют для ударного и вращательного бурения. Соединяют между собой стальными муфтами. При забуривании труб в породу применяют башмаки, выполненные в виде муфт с нижней зубчатой или гладкой режущей кромкой. Зубчатый башмак применяют для вращательного бурения твердых пород. Его внутренний диаметр должен равняться внутреннему диаметру трубы, а наружный быть на 3-5 мм больше наружного диаметра муфт тех же труб; зубцы отгибают наружу на такую же величину. Гладкий башмак похож на зубчатый, только нижняя режущая кромка его имеет форму клина. Трубу с таким башмаком осаживают ударами деревянной колотушки по забивной головке, навернутой на верхний конец обсадной трубы. При бурении треногой необходимо иметь ветлюгу - стальной стержень с нарезкой по калибру штанг или обсадных труб и с сшитой для подъема.

Бурение скважины. Прежде чем приступить к бурению, необходимо узнать характер породы (грунта) и в соответствии с ним приготовить инструмент. При штанговом ударно-вращательном ручном бурении скважины глубиной до 20 м и диаметром до 76 мм работу можно вести без треноги. Однако с треногой удобнее. Работу могут выполнять три-четыре человека. Техника бурения состоит в том, что прежде всего роют шурф, опускают в него инструмент, бурят, вынимают или извлекают колонну с инструментом при помощи лебедки или ворота. Очередную штангу наращивают тогда, когда конец предыдущей находится выше уровня земли не более 1 м. В процессе бурения через каждые 500-700 мм углубления инструмента в породу его извлекают для очистки. Таким образом бурят скважину до конца и, если требуется, ставят обсадные трубы. Когда мелкое бурение скважины выполняют без треноги, то удобнее применять короткие штанги длиной 1, 1,5 и 2 м. При бурении штангу с инструментом или обсадную трубу направляют в скважину строго вертикально.

Первую стадию бурения называют забуриванием. При этом обычно двое вращают бур, а третий проверяет отвесом его вертикальность. Проще и удобнее поступать так. На месте бурения роют шурф 1,5х1,5 м глубиной 2-3 м или глубже. Стенки шурфа укрепляют досками. На его дно кладут две прочные подкладки и прочно закрепляют их кольями. На подкладки кладут две-четыре толстые 50-60-миллиметровые доски и крепят их длинными гвоздями. Над шурфом делают то же самое и настилают пол из таких же досок. Если устанавливают треногу, то через ее блок пропускают весок, находят точку центра на полу и прорезают круглое отверстие, равное наружному диаметру муфт штанги или башмака обсадной трубы, если ее ставят в первую очередь. Веском находят центр или точку на досках, уложенных на дне шурфа, и прорезают точно такое же отверстие. Так как доски хорошо укреплены, то поставленная в отверстие штанга или обсадная труба будет находиться строго вертикально и способствовать бурению вертикальной скважины. В устойчивой породе скважину можно пробурить на всю глубину без обсадки или на всю длину обсадной трубы. В неустойчивых породах сначала пробуривают начальную скважину глубиной 1 м или больше (это лучше), опускают туда обсадную трубу с башмаком, завертывая или забивая ее.

Для завертывания на трубе крепят хомут на высоте 1-1,5 м от поверхности земли. Бурение выполняют небольшими толчками, вращая трубу или бур по ходу часовой стрелки. Башмак обрезает скважину, что способствует опусканию трубы. Если от обычных толчков обсадная труба не опускается, то ее сначала вращают против часовой стрелки, затем по ее ходу. По мере заполнения скважины породой прекращается осадка трубы. Скважину приходится очищать от породы желонкой. Вращая штангу с инструментом или обсадную трубу, рабочие не ходят вокруг нее, а передают рукоятки шарнирного хомута друг другу. Не рекомендуется для облегчения вращения удлинять концы хомутов. Это может привести к скручиванию труб. В зависимости от качества грунта часто первую обсадную трубу не завертывают, а забивают. В дальнейшем буровым инструментом работают внутри обсадных труб, чередуя операции: сначала бурят, затем извлекают инструмент, очищают его от породы, потом вставляют в трубу, бурят, извлекают, очищают от породы и т. д. До забуривания на штанге делают отметку мелом на высоте 500-700 мм от настила. Бурение прекращают, когда отметка вплотную приблизится к настилу. Затем инструмент вынимают со штангой из скважины, очищают от породы, вставляют обратно в скважину, делают отметку мелом, и процесс повторяют. По мере углубления инструмента в породу хомут переставляют так, чтобы он был от настила на высоте 1-1,5 м. Наращивают штанги по мере необходимости.

Трубчатые колодцы бурят механическим ударно-канатным или роторным способом. Ударно-канатным способом бурят скважины на глубину до 100 м, скважины глубиной более 100 м бурят роторным способом. При бурении скважины стенки закрепляют стальными обсадными трубами внутренним диаметром 168-426 мм, соединенными между собой при помощи муфт на резьбе.

Такое закрепление необходимо для защиты стенок от обвалов грунта во время бурения и эксплуатации скважины. Кроме того, обсадные трубы придают скважине вертикальное направление и изолируют ее внутреннее пространство от водоносных пород с некачественной водой.

Во время бурения рыхлых пород силы трения между стенками обсадных труб и грунтом увеличиваются по мере заглубления бура и достигают такой величины, когда опускание труб прекращается.

Тогда в готовую скважину опускают другую колонну труб меньшего диаметра и начинают бурить снова, пока не пройдут водоносный слой с качественной водой. Диаметр каждой следующей колонны меньше диаметра труб предыдущей колонны на 50-100 мм.

После окончания бурения трубчатый колодец имеет телескопический вид. Количество колонн обсадных труб зависит от глубины и способа бурения. Трубчатый колодец проектируют на основании данных о геологическом строении пород и гидрогеологических условиях местности.

По результатам данных геологоразведки определяют: глубину скважины, начальный и конечный диаметры обсадных труб, типы и размеры водопроводного оборудования, способы бурения и закрепления скважины, типы и размеры фильтра, химический состав воды эксплуатируемого и проходного водоносных горизонтов.

Глубину трубчатого колодца определяют глубиной залегания кровли и подошвы эксплуатационного водоносного горизонта, а в случае оборудования колодца эрлифтом необходимо учитывать глубину заглубления компрессорных труб. Эта глубина устанавливается специальным расчетом.

Водоприемной называют часть трубчатого колодца, заглубленную в водоносный слой и предназначенную для приема и накопления воды. В рыхлых и нестойких породах водоприемную часть, как правило, закрепляют фильтром. В скальных и полускальных стойких породах крепление стенок скважины и установка фильтра не требуются. Обсадные трубы после окончания бурения вынимают или немного поднимают.

При сооружении буровых колодцев должны использоваться материалы, разрешенные органами санэпиднадзора. Так, при устройстве фильтра его материал должен быть устойчив к химической коррозии, обладать механической прочностью и в процессе эксплуатации колодца не должен забиваться песком. Фильтры защищают стенки скважины от обвалов, не допускают прохождения в колодец мелких частиц породы и обеспечивают свободный доступ воды.

Тип фильтра и его конструкцию выбирают в зависимости от водоносной породы на участке. Если грунт представляет собой неустойчивую породу (полускальную, щебенистую, галечниковую) с преобладанием частиц от 2 до 10 см, то применяют трубчатые фильтры с круглой или щелевой перфорацией.

При гравийном грунте, гравелистом и крупном песке с частицами от 1 до 10 мм водоприемная поверхность выполняется, из проволочной обмотки из нержавеющей стали или из штампованного стального листа. В песчаных грунтах с размером частиц от 0,25 до 0,5 мм используют трубчатые фильтры из сетки гладкого или галунного плетения, а также с однослойной гравийной обсыпкой. Трубчатые стальные фильтры применяют при любой глубине скважины.

Рис. 1. Пористобетонные фильтры на каркасах из асбоцементных труб :
А - фильтры;
Б - соединение асбоцементных труб;
1 - пористобетонный фильтр;
2 -- пояс из щелевого бетона;
3 - пористобетонная обечайка;
4 - резьбовое соединение;
5 - каркас;
6 - асбоцементная труба;
7 - муфта;
8 - металлический поддон

Диаметр фильтра для трубчатого колодца устанавливают в пределах от 75 до 300 мм. Наиболее распространенные фильтры имеют диаметр 100-200 мм. После установки фильтра нижнюю колонну труб поднимают так, чтобы она перекрывала фильтр на высоту 1-2 м. Между обсадной трубой и фильтром набивают сальник. Верхнюю колонну труб откручивают или срезают внутренним труборезом. Кольцевой зазор между концами вырезанных труб и предварительной колонной обсадных труб на высоту не менее 3-5 м заполняют (тампонируют) цементным раствором или набивают сальник.

Тампонаж не допускает поступления поверхностных загрязненных вод в скважину. Для хозяйственно-питьевого водопотребления верхнюю часть закрепляют двумя колоннами обсадных труб, а пространство между ними заполняют цементным раствором. В тех случаях, когда применяют одну колонну труб, делают затрубную цементацию.

Фильтры состоят из трех частей: рабочей (водоприемной), надфильтровой трубы с приспособлением для опускания и поднятия фильтра и отстойника. Надфиль-тровую часть трубы заводят в последнюю колонну обсадных труб на такую высоту, чтобы избежать попадания в фильтр песка через кольцевой запор и чтобы была возможность установить сальник. Вверху делают вырезы в виде перевернутой буквы "Г", которые служат замком для опускания фильтра в скважину.

Отстойник представляет собой неперфорированную трубу длиной 2,0 м с глухим дном, которая является нижней частью фильтра. Отстойник предназначен для оседания мелкого песка и ила, которые проникают через фильтр в начале его работы. Устанавливают его ниже каркаса фильтра и очищают от осадков желонкой.

Фильтры применяют самых разнообразных конструкций в зависимости от характера пород, которые составляют водоносные пласты: сетчатые и проволочные, дырчатые и щелевые, пористобетонные и гравийные, гравитационные и т.п.

Рабочей частью фильтра является каркас, который состоит из перфорированной трубы с круглыми или прямоугольными отверстиями. На каркасе закреплены стержни из проволоки, а на них -фильтровальная сетка, для которой проволочные стержни служат опорой. Каркас фильтра должен иметь достаточную механическую прочность и стойкость против коррозии и эрозионного воздействия воды.

Широкое распространение получили каркасно-стержневые фильтры, у которых каркас состоит из стержней, закрепленных в опорных поясах. Для их изготовления на каркас навивают спирали из проволоки диаметром 1,5-2,0 мм. Каркасы фильтров, изготовленные из нержавеющей стали, устанавливают на любую глубину, а каркасно-стержневые - на глубину до 200 м. Каркасные фильтры, изготовленные из древесины, пластмассы, керамики и асбоцемента, устанавливают на глубину не более 100 м.

Каркасы из перфорированных труб покрывают сетками из латуни или нержавеющей стали квадратного или гладкого плетения, гофрированными сетками из пластмасс, тканями из стекловолокна и т.п. Медные луженные сетки на стальной трубе создают гальваническую пару: первая - катод, другая - анод. Вследствие этого стальная труба сильно корродирует. Сетки укладывают на продольные прутья, а прутья - на подкладочную спираль из нержавеющей стали или винипласта.

Размеры проходных отверстий принимают такими, чтобы они не пропускали частиц породы из водоносного горизонта в трубчатый колодец. Фильтрующие элементы (отверстия в трубах и сетках, поры в гравийной обсыпке) должны создавать минимальное препятствие поступлению воды и иметь высокую скважинность. Скважинностью фильтра называют отношение суммарной поверхности отверстий к боковой поверхности той части трубы, где эти отверстия размещены.

Фильтры с высокой скважинностью значительно долговечнее. Скважинность каркаса, дырчатых фильтров с сетками составляет 20-25%, щелевых - 40-45%, гравийных 30-40%. Самую высокую скважинность имеют каркасно-стержневые фильтры - до 60%. Трудоемкие гравелистые фильтры часто заменяют пористобетонными на каркасе из асбестоцементных труб (рис. 1).

Их скважинность составляет 35-40%, а стоимость в 2-3 раза меньше стальных. Пористобетонные фильтры представляют собой цилиндрические обоймы с пористыми стенками из гравия, равномерно уложенного и сцементированного тонкой пленкой цементного раствора.

Наружный диаметр фильтра составляет 160-300 мм, толщина стенки 40 мм, а длина 0,65-1,0 м. Горловину скважины закрывают оголовком, который служит для защиты трубчатого колодца от загрязнения и для монтажа водоприемного оборудования. Оголовок размещают в небольшом шахт-колодце. Стены шахты сооружают из камня, кирпича, бетона или древесины, а пол - из бетона.

Колодцы на дачах мы устраиваем даже тогда, когда есть централизованный водопровод, ведь природная и бесплатная вода нужна для полива, для бани и прочих хозяйственных нужд. Прочная труба в колодец может быть из любых качественных материалов, а ее назначение – многократно увеличить срок его безремонтной эксплуатации.

Обсадная полая конструкция сохранит вертикальность и целостность стенок, воспрепятствует их осыпанию и загрязнению воды.

Характеристики труб

От качества труб зависит срок пользования колодцем, напор, качество воды. Сейчас производители нам предлагают их широчайший ассортимент: от привычного металла и до инновационного полимера. Диаметр этих колонн зависит от типа колодца .

Изделия должны выдерживать такие воздействия:

• нагрузки от своего собственного веса;
• давление грунта;
• подвижки пород.

Обратите внимание!
Из-за некачественных материалов трубчатые колодцы просто складываются, накрывая собой дорогие насосы, подача воды прекращается и надо все рыть заново.

Разновидности материалов

Конструкции из стали

• При 5-миллиметровой толщине стенки срок эксплуатации более 40 лет.
• Даже на слишком подвижных грунтах конструкция не нуждается в ремонте.
• Соединения сделаем на резьбе для герметизации.
• Ржавчина неизбежно попадает в воду, поэтому установим также и специальный фильтр для очистки воды колодца.
• Стоимость стальных конструкций довольно велика, а монтаж усложнен их большим весом.

Бетонные колодезные трубы

• Они лучшие в санитарно-гигиеническом плане.
• Для их изготовления используется портландцемент марки 400 и чистый кварцевый песок. Размер щебня должен быть меньше 1/4 толщины стенки. Цемент, песок, щебень, воду берут в пропорциях 1:2:3:0,5.
• Для качественного армирования нужна арматурная рифленая сталь (периодического профиля и без ржавчины). Концы гладкой арматуры загнуты или с приваренными зацепами, чтобы при растягивающих нагрузках сталь и бетон работали одинаково.

Обратите внимание!
Скважину из бетонных колец делать быстрее и легче.
Их внутренний диаметр и высота – 1 м, толщина стенки — 12 см.
Если изготовляем кольца сами, то нижнее сделаем конусом со скошенной нижней кромкой, а заводское установим на башмак, лучше с резцом.

Изделия из полимеров для колодцев, скважин

Монтаж канализационных колодцев и труб из полимеров проще и быстрее, поэтому в России их активно используют в последние десятилетия.

Многочисленные преимущества очевидны:

• они не поражаются коррозией;
• не разрушаются от агрессивных реактивов;
• их монолитность выдерживает движение пород;
• они практически вечны;
• их стенки легко очищаются как механически, так и современными моющими средствами.

Обратите внимание!
Полиэтиленовые дешевые изделия низкого и высокого давления предназначены для колодцев до 3 м, глубже труба может от нагрузки сложиться.

На фото — идеальные резьбовые соединения на НПВХ изделиях.

Трубы НПВХ дают нам явные преимущества:

• при диаметре 125 мм имеем семикратный запас прочности даже на глубине 30 м при нагрузке от 5 т;
• жесткость их сравнима с металлическими образцами, но гидравлические свойства лучше;
• небольшой их вес облегчает монтаж.

Характеристики изделий Перфокор:

• изготовлены из высокомодульного полиэтилена и минеральных добавок;
• наиболее востребованы модели диаметров 110, 160 или 200 мм;
• эти двухслойные водопропускные трубы с гофрированной поверхностью, перфорацией, применимы в глубинных устройствах дренажа;
• главное их достоинство — простота монтажа.

Статьи по теме:

Трубы для забивных сооружений

Стоимость этого резервного водоснабжения невысока, процесс максимально прост при наличии достаточного водоносного пласта.

Устройство

Практика бурения предлагает оптимальные методы и инструменты — самодельные орудия проходки.

• Главная часть — наконечник диаметром 1,25; 1,5 или 2 дюйма из продырявленной трубы с копьевидным утолщением на конце, а внутри – клапаном-шариком.
• Установим треножник, прикрутим наконечник на трубу, на нее наденем бабу, которой и заколачиваем все в землю.
• Далее навинчиваем насос.
• Используем трубы до 15 м, лучше оцинковку 3/4 дюйма или дюймовую трубу.
• Заборник-фильтр лучше сделать из трубы-нержавейки. Ее длину определяем по водоносному слою: при полноводной жиле — 0,5 метра, а максимально — до 1,5 метра.

1 – обычный ручной насос, 2 – насосная камера, 3 — забивная труба, 4 – конус-фильтр, 5 – слой водоносный

Преимущества абиссинского колодца бесспорны:

• простое устройство;
• возможность демонтажа.

Совет!
Фильтрующая перфорированная трубка поднимает воду с глубины до 7 м, ведь колодезный насос использует атмосферное давление.
Поэтому инструкция рекомендует несложную модернизацию: установку сетчатого фильтра и глубинного насоса НГ-1.Это повысит производительность до 15 л/мин при подъеме на 30 м.

Вывод

Главные особенности колодезных труб:

• выбор материала зависит от характеристики грунта;
• металлические изделия ставим на зыбких грунтах, где бывают подвижки;
• пластиковые модели сегодня наиболее востребованы из-за их неограниченного выбора по размерам, характеристикам, типам полимера, и цена тоже привлекательна;
  
• диаметр труб подбираем по возможностям подземного источника.

Посмотрев видео в этой статье, мы расширим наше представление о колодезных трубах.