Трубчатые колодцы. Конструкции трубчатых колодцев

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.

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.

Технология проходки трубчатого колодца и само устройство представляет собой традиционную буровую скважину. Она также оборудуется фильтром, подъемной и насосной системой. При бурении на большие глубины или проходке в неустойчивых породах обсаживаются колонной труб. Предупреждение обвала грунта и стенок ствола считается необходимой операцией, особенно во время буровых работ и эксплуатации скважины. Соединения труб резьбовое, что обеспечивает герметичность и исключает подсасывание воздуха во время работы насоса. Такие колодцы считаются капитальным гидротехническим сооружением. Они бывают мелкого и глубокого заложения.

Колодцы глубокого заложения от 40-50 метров бурят , а более 50 метров или .

Устройство трубчатого колодца

Называть глубоко заложенный ствол трубчатым колодцем не правильно, поскольку вертикальные выработки от 40 погонных метров называются буровыми скважинами. Так же нужно знать, что трубчатый колодец имеет несколько различных названий - , забивная скважина, и скважина игла. Такие стволы проходят после изучения характера грунтов, которые надлежит пройти буром, долотом или коронкой. Ствол бурится под диаметр основной обсадной трубы до водоносного горизонта и обсаживается. Забойная часть колонны, предварительно, перфорирована и оборудована фильтром. Точка заложения выводится на удаление от септиков, туалетов, мусорных ям и прочих подобных строений. Кроме того, скважину лучше располагать на возвышенности участка, если таковая имеется. Это связано с некоторыми трудностями, так как рекомендуется сооружать подвод труб в дом с уклоном в сторону скважины.
Важным элементом устройства является и обратная отсыпка, то есть заполнение глиной затрубного пространства обсадной колонны. Это делается во избежание попадания воды с поверхности земли. Далее работы ведутся, как и при обустройстве, например, .

Трубчатые колодцы глубиной до 9 метров проходятся методом забивания трубы в мягких породах, без присутствия гальки, валунов. С целью облегчения работ, грунт в этой точке периодически можно орошать водой. Перед началом проходки выкапывается шурф с небольшим приямком. На трубу , надевают тяжелую железную бабу и крепят хомут при помощи болтового соединения. Второй металлический хомут с двойным блоком крепится на 2 метра выше фильтра. Установив трубу в центре приямка, засыпают шурф грунтом и утрамбовывают.

Забивка трубы осуществляется подъемом бабы на веревке, перекинутой через блок и резким спуском. Под тяжестью бабы, ударяющей по хомуту, труба углубляется в грунт. И так, пока фильтр не войдет в водоносный пласт. К оставшемуся на поверхности концу трубы подсоединяется насос. Делается для очистки фильтра от загрязнения песком.

Достоинства трубчатых колодцев

Низкий уровень загрязненности воды;
- возможность задать точку заложения близко к дому;
- возможность получать воду с предварительно намеченного горизонта;
- относительно, чистая вода.

Недостатки трубчатых колодцев

Минусы мелких трубчатых колодцев:
- невозможность использования грунтовых вод, залегающих ниже 7-8 метров;
- обмеление, результатом которого является неправильный выбор времени его копания и колебания уровня ;
- ухудшение качества воды из-за застаивания и увеличения, таким образом, минеральных составляющих;
- расхождение швов между кольцами, в результате брака в работе.

Строительство трубчатого колодца своими руками

Строительство того или иного подземного сооружения основывается на глубине залегания, качестве воды и характере грунтов. Следует знать, что песок, глина и другие залегают пластами. А подстилает пласты прочная порода, которая не пропускает жидкость куда-либо. Пробивать же скважину самостоятельно сквозь крепкий пласт чрезвычайно тяжело.

Итак, есть определенность, что на участке водоносный горизонт залегает на глубине 15 и более метров. В этих условиях закладывать шахтный колодец нереально. И посему придется сооружать трубчатую скважину потому, что вода в нем, проходя через многие пласты, становится чистой, питьевой. Ствол бурится и в отверстие спускается стальная колонна из нескольких труб, соединенных муфтами. В забойной части колонна перфорируется для фильтрации жидкости.

Для проходки мелкого колодца используется тренога из бревен или труб, диаметром не менее 50 мм. Зная глубину ствола и характеристику породы, применяются:
- для мелкого и глинистого песков - ;
- для глин и суглинков - шнек;
- для плотных и каменистых грунтов - долото пирамидальной формы;
- для рыхлых и сыпучих пород - .

Мелкие трубчатые сооружения строятся за 2-3 дня. Строятся легко и на глубину 25-30 метров. Но это в случае, если породы имеют низкую категорию по буримости.

Во избежание обвала стенок ствола опускаются периодически наращиваемые , в которых свободно вращается породоразрушающий инструмент. Колонна также предупреждает попадание в скважину грязной воды из других горизонтов. На первую, забойную трубу следует навинтить, так называемый башмак, предохраняющий нижний конец обсадной колонны. Поскольку диаметр башмака больше наружного диаметра, то он является и своеобразным расширителем-калибровщиком пробуренного отверстия.

Шнек вращается ломом, продетым в отверстие верхней части бура.

Есть много приспособлений для вращения инструмента. После полного погружения, шнек извлекается, очищается от породы, наращивается, и процесс бурения продолжается до намеченного слоя. Но с появлением воды, возникают вопросы. И один из них, что она из себя представляет. При первой же возможности нужно выбрать желонкой полость в забойной части, чтобы там собиралось большее количество влаги. Если набирается много, то считайте себя счастливчиком на долгое время. Вода прослужит еще дольше, прочитав молитву над новым источником. “Ты Сам освяти воду сию: посли на ню святую Твою силу, на всяку сопротивну детель и даждь всем приемлиющим от нея, пития ради, или умовения ради, здравия души и телу. Яко Тебе подобает всякая слава, честь и поклонение.”

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

Когда нет возможности подсоединиться к местной системе водоснабжения из-за отдаленности или ее отсутствия, то устраивают колодцы.
Нижняя часть колодца заглубляется в водоносный пласт. Для этого предварительно проводится изыскание. В днище колодца делают фильтрующий слой из щебня, гравия и крупного песка слоем не менее 25 см.

Колодцы устраивают из монолита или из железобетонных колец, которые могут быть как круглыми, так и прямоугольными.
Если нет проблем в регионе застройки с деревом, то можно сделать колодец в виде сруба из полубревен или брусьев. А если вы еще и дом решили строить деревянный, из сруба, то все это будет великолепно выглядеть.
Стенки колодца из полубревен или брусьев должны быть плотными и хорошо изолировать колодец от загрязнения воды поверхностным стоком, поэтому верхняя часть колодца должна быть выше поверхности грунта на 80 см. Вокруг колодца необходимо сделать замок из глины или жирного суглинка глубиной 2 м и шириной 1 м.
Колодцы могут быть с ручным приводом, но для подачи воды из колодца лучше использовать имеющиеся в продаже электронасосы, предназначенные для автономных систем водоснабжения. На рис. 1 показан разрез колодца в виде деревянного бревенчатого сруба с вибрационным насосом.

Целесообразно устроить водонапорный бак емкостью 60-120 л при наличии водозабора с насосной установкой. Его можно оборудовать автоматической системой включения и выключения электронасоса. В таком случае бак необходимо оснастить системой подающе-отводящих, переливных и спускных трубопроводов.

Трубчатые колодцы

При глубине залегания подземных вод до 6 м можно устроить для снабжения водой трубчатый колодец, но при этом следует обязательно тщательно проверить качество поземных вод для хозяйственно-питьевых нужд. В таком колодце конец подающей трубы оснащен фильтром и забивным наконечником с поршневым насосом - колонкой (рис. 2 ).
Существуют два вида трубчатых колодцев - мелкие и глубокие, выбор которых зависит от глубины залегания воды.
Трубчатые колодцы сооружают путем бурения в грунте вертикально-цилиндрических выработок типа скважин. В мягких грунтах стенки скважины необходимо укреплять обсадными трубами из стали, асбестоцемента или полиэтилена. Трубчатые колодцы строятся при глубоком залегании водоносных пластов. Они имеют маленький диаметр и могут быть использованы для получения подземных вод как с напорных, так и с безнапорных горизонтов.

Мелкий трубчатый колодец

Колодец данного вида находит применение на участках, где уровень залегания грунтовых вод не слишком глубок - до 9 м. Такой колодец намного дешевле шахтного, соорудить его значительно проще. Несомненным его достоинством является, как правило, и то, что вода в нем не застаивается и не загрязняется. Обсадные трубы, предназначенные для укрепления стенок скважины, в мелкий трубчатый колодец можно не вставлять. Колонка с поршневым насосом, водоподъемная стальная газовая труба (диаметр 30-50 мм) и фильтр - это составляющие мелкого трубчатого колодца. Изготовить насос можно из металлической бесшовной трубы диаметром 90 мм и длиной 45 см. Также обязательно понадобятся кронштейн для крепления трубы, 3 патрубка из стали, рукоятка, 4 фланца, резина для клапанов и прокладок между фланцами, штанга из стали или латуни, имеющая диаметр 16 мм и длину 80 см, крепежные детали.

Поршневой насос: принцип работы.

Поршневый насос может поднимать воду с глубины 5~6 м и подавать ее на высоту 4-5 м. Действует он следующим образом. Когда штанга двигается вверх, верхний резиновый клапан прижимается к корпусу цилиндра, а нижний тем временем открывается и пропускает воду. Когда же штанга идет вниз, нижний клапан прилегает к фланцу, закрывая отверстие для выхода воды через трубу, в то время как у верхнего клапана отгибаются края резиновой прокладки до шайбы. Через отверстия шайбы и проходит вода. Следующее движение поршня вверх вызывает открытие нижнего клапана, при этом верхний прилегает к стенкам цилиндра. В результате вода поступает в водоподъемную трубу и новая ее порция подается снизу в цилиндр. Проводя опробование насоса, следует обязательно залить цилиндр водой. Крепление насоса к фланцу трубы осуществляется болтами (12 мм), деталей поршня на штанге - гайками, металлической штанги - болтом (6 мм). Труба для подъема воды состоит из отрезков труб длиной 1,5 м, с резьбой. Соединение труб осуществляется, как правило, с помощью муфт.

Устройство мелкого трубчатого колодца

Мелкие трубчатые колодцы обычно устраивают путем забивки в мягких грунтах, где нет гальки, щебня и др. Если принято решение воспользоваться этим способом, лучше делать это весной, так как именно в этот период почва хорошо увлажнена, а значит, легко поддается забивке. Также в целях увлажнения почвы можно предварительно место забивки полить большим количеством воды. Но лишь в сухое время года, когда уровень воды минимальный, можно правильно учесть возможное изменение уровня воды в трубчатом колодце. После того как место для колодца подготовлено, необходимо вырыть шурф размером 0,8 х 0,8 х 1,0 м. На дне шурфа делают небольшой приямок. Далее водопроводную трубу присоединяют к фильтру, а затем на нее надевают металлическую бабу массой в 2~3 раза больше, чем масса трубы вместе с фильтром. Потом на трубе крепят с помощью болтов металлический хомут на расстоянии 1 м от фильтра.
Второй хомут с двумя блоками крепят на расстоянии 2 м от фильтра. В центре шурфа вертикально устанавливают трубу. После этого шурф засыпают грунтом, который следует утрамбовать. Затем концы веревки, перекинутой через блоки, крепят к бабе и приступают непосредственно к забивке. Бабу поднимают на веревке и сбрасывают. Под действием своего веса баба ударяет по хомуту и заглубляет трубу в грунт. С заглублением трубы хомуты постепенно перемещаются вверх. Только когда фильтр окажется в водоносном слое, забивку прекращают.
Затем следует присоединить насос к оставшемуся на поверхности почвы концу трубы. И лишь после этого производят пробную откачку воды с целью очистки фильтра от песка.

Глубокий трубчатый колодец

Такие колодцы обычно используются, когда глубина залегания водоносного слоя свыше 20 м. Соорудить глубокий колодец без определенных навыков и знаний довольно трудно. Трубчатый колодец представляет собой буровую скважину, стенки которой закреплены водопроводными обсадными трубами. Их длина составляет 4-6 м. Соединение труб осуществляется с помощью муфт.

Обсадные трубы

Обсадные трубы для колодцев, особенно глубоких, лучше использовать стальные, так как они не только надежнее других, но и легче соединяются. Обсадная труба состоит из отдельных звеньев. Их длина составляет 2-4 м. Для соединения стальных звеньев применяются резьбовые муфты или сварка. Какой способ соединения звеньев выбрать, зависит от диаметра трубы. Так, трубы, имеющие внутренний диаметр 50 мм, проще соединить муфтами, а трубы диаметром 100 мм и больше - сваркой. Чтобы соединить звенья обсадной трубы с помощью сварки, необходимо разрезать трубу на отдельные звенья (2-3 м длиной) кислородным резаком. Линию разреза следует делать с мысиком. Это нужно для того, чтобы при сварке облегчить центрирование, а также чтобы стык не имел больших зазоров. Каждый разрез обязательно помечают краской. Центрирование звеньев перед сваркой осуществляют с помощью кондуктора из двух уголков или трех стальных накладок, которые следует приварить к штангам. Это придаст прочность соединительному шву. Если нет сварки или используется не стальная обсадная труба, можно произвести соединение звеньев стальными накладками на болтах.
Ширина накладок - 15-30 мм, длина - 100-200 мм, толщина - 6~9 мм. Узкие кромки накладок следует срезать под углом 30°. Это необходимо для того, чтобы за внутренние прокладки не цеплялся инструмент, а наружные не препятствовали проходу трубы через грунт. На внутренних накладках для крепежа нарезают резьбу. Соединение стальной или чугунной обсадной трубы можно произвести и без внутренних накладок. Для этого нужно нарезать резьбу непосредственно в стенке. Если глубина колодца большая, в него опускается несколько труб, диаметр которых находится в прямой зависимости от глубины залегания и мощности водоносного слоя, а также от диаметра фильтра и насоса.

Шахтными колодцы называются потому, что для подъема воды из таких колодцев устраивают шахты (срубы) из дерева, бетона или железобетона, камня, бурого железняка или очень хорошо обожженного кирпича, но не белого, который быстро разрушается от воды или сырости. Шахтные колодцы состоят из оголовка (верхней части), ствола (самой длинной части), водоприемной части (которая находится в самой воде) и зумпфа (нижней части ствола, который устраивают в случае, когда постоянно требуется запас воды).
В зависимости от материалов, применяемых для устройства ствола, шахтные колодцы бывают деревянными, бетонными, кирпичными, каменными. Прежде всего рассмотрим деревянные шахтные колодцы (рис. 3 ).

Оголовок 6 - наземная часть. Он защищает воду в колодце от попадания пыли, травы, снега, дождя, различных предметов и т. д. Зимой он предохраняет колодец от промерзания и обледенения. Сверху оголовок должен быть закрыт водонепроницаемой крышкой 7 из любого материала. Крышка должна плотно закрывать колодец, но в то же время легко подниматься, выдвигаться или поворачиваться вокруг своей оси.
Ствол - это открытое, строго вертикальное пространство, т. е. шахта на всю глубину колодца. Чтобы грунт не осыпался со стенок шахты и прочно держался на них, его укрепляют деревянными стенками, которые называют срубом.
Сруб состоит из венцов 4 , срубленных из плотной сухой древесины. Для облегчения работы венцы сруба, бревна или пластины соответственно метят. Первым делают самый нижний венец, за ним второй и т. д. Припазовывать бревна и пластины венцов надо как можно плотнее, чтобы между пазами не могли просачиваться верховодка и различные загрязнения, в том числе и грунт. Вместо деревянного сруба применяют бетонные кольца, каменную или кирпичную кладку или монолитный железобетон. И еще раз хочется отметить: независимо от применяемого материала сруб или другие материалы в стволе колодца должны быть уложены как можно плотнее, чтобы через них в не могла поступать верховодка и почвенная вода, а также проникать сухой или разжиженный водой грунт.
Лучшей считается круглая форма ствола, но чаще его делают квадратным и реже прямоугольным или шестигранным. Самая простая - квадратная форма ствола. Водоприемная часть 2 - нижняя часть ствола, в котором собирается и хранится вода. В зависимости от требуемого количества воды в сутки, водоприемную часть выполняют разной глубины (высоты). Нормальной обычно считается глубина 0,75-1,2 м, но она может быть и до 2 м. Эту часть колодца выполняют из самого прочного материала, способного служить максимальное количество лет.
- нижняя часть ствола. Он предназначен для сбора необходимого количества воды при небольшом ее поступлении в колодец. В силу этого колодец обязательно заглубляют на необходимую глубину ниже водоносного пласта.