§ 72. Шахтные колодцы

Шахтные колодцы чаще всего применяют для приема относительно неглубоко залегающих вод (обычно на глубине не более 20 м) из безнапорных водоносных пластов. В редких случаях эти колодцы используют для приема слабонапорных вод (при незначительном заглублении и незначительной мощности напорных водоносных пластов).

Обычно прием воды в шахтные колодцы осуществляется через их дно и частично стенки.

Шахтные колодцы применяют для приема небольших количеств воды при индивидуальном пользовании, а также в водоснабжении сельских местностей, во временных водопроводах и т. п.

В крупных централизованных системах водоснабжения шахтные колодцы применяют относительно редко, так как здесь более экономичным является применение трубчатых колодцев с использованием хотя и более глубоких, но зато более мощных водоносных пластов.

Шахтные колодцы бывают бетонными, железобетонными, каменными (из кирпича или бутового камня) и деревянными (срубовыми). При небольшом диаметре колодцев их можно делать сборными из железобетонных колец.

Шахтные колодцы обычно строят опускным способом. В последнее время начали применять механизированный способ рытья шахтных колодцев при помощи установленного на автомашине механизма, представляющего собой устройство для бурения и опускания железобетонных колец, образующих шахту колодца.

В стенках колодца в пределах водоносного пласта для увеличения притока воды в колодец могут устраиваться отверстия. В колодцах из бутового камня или кирпича роль таких отверстий выполняют щели в кладке; в бетонных колодцах устраивают специальные отверстия в их стенках.

Диаметр шахтного колодца обычно не превышает 3-4 м. При больших расчетных диаметрах целесообразнее увеличивать число колодцев. При устройстве нескольких колодцев их располагают в одну линию и соединяют между собой сифонными (иногда самотечными) трубами. Отбор воды осуществляется насосами из сборного колодца, который часто используется одновременно и для приема воды из грунта.

Благодаря значительным размерам сборных шахтных колодцев иногда оказывается возможным разместить в них насосное оборудование, т. е. осуществить совмещенный с насосной станцией тип водоприемника.

Любой шахтный колодец должен быть выведен не менее чем на 0,7 м выше поверхности земли. Вокруг колодца у поверхности земли устраивают глиняный замок на глубину 1,5-2 м и в радиусе около 2 м - отсыпку с мощением или асфальтировкой для предотвращения попадания в колодец загрязненных поверхностных вод.

Расчет шахтных колодцев заключается в определении их диаметра и числа по заданному расходу и в проверке дебита колодца при намеченном диаметре и допустимой (или желательной) глубине понижения уровня воды.

Для определения дебита шахтных колодцев, принимающих воду из водоносного пласта через дно, существует ряд формул.

Приток воды к тому колодцу при условии, что Т^-2г (см. IV.62), может быть определен по приближенной формуле, предложенной В. Д. Бабушкиным:

где k - коэффициент фильтрации;

S - понижение уровня воды при откачке; r=D/2-внутренний радиус колодца;

Т - расстояние от дна колодца до подстилающего водоупора;

R-радиус влияния колодца;

Н - мощность водоносного пласта.

При увеличении мощности водоносного пласта Н и расстояния от дна колодца до водоупора Т второе слагаемое в знаменателе приведенной формулы стремится к нулю. Когда /?///«< 10, этим слагаемым можно пренебречь и пользоваться формулой Форхгеймера

Определяя по приведенным формулам дебит при допустимых для данных условий глубинах понижения, можно судить о достаточности этого дебита, а следовательно, и о правильности принятого диаметра колодца. При первых прикидках может оказаться, что для отбора требуемого количества воды понижение 5 не может быть получено при имеющейся мощности водоносного пласта или потребует значительного увеличения глубины колодца. В этих случаях приходится принимать больший диаметр колодца или увеличивать число колодцев.

При проектировании колодца следует иметь в виду, что слой воды в нем должен быть не менее 1-2 м.

Конструкции и Оборудование шахтных колодцев весьма разнообразны.

На IV. 63 показано устройство сборного железобетонного шахтного колодца (из колец).

В сельских местностях широкое применение нашли деревянные срубовые колодцы для индивидуального или группового пользования. Эти колодцы имеют квадратную форму в плане, размеры в пределах от 1X1 до 1,4X1,4 м и устраиваются из бревен 14-18 см, стесанных с внутренней стороны, или пластин из бревен 20-22 см. После окончания работ по установке сруба на дне колодца укладывают «донный» (обратный) фильтр в виде слоев песка и гравия, крупность которых возрастает снизу вверх.

Предназначенный для хозяйственных нужд шахтный колодец — источник воды, представляющий собой сооружение, позволяющее набирать подземную воду. Забор воды из него осуществляется несколькими способами. Это самое простейшее водозаборное сооружение из всех видов колодцев.

Колодец — это шахта, расположенная по вертикали. Она может иметь круглое или квадратное сечение. Вырытая шахта должна проходить через водоносные слои грунта, дно ее является открытым. Для закрепления боковых стен используется материал водонепроницаемого типа:

• бетон или железобетон;
• дерево;
• образцы кирпича;
• пластик.

На дно шахты насыпается гравий, слой которого должен составлять 30 см. Высота стен ствола над землей приблизительно равна 1 м. Сооружения устраиваются с учетом уклона местности, то есть выше всех источников загрязнения на поверхности грунта или в его толще.

Между источником различных загрязнений и стволом должно соблюдаться расстояние в 30-50 м, что исключает непредвиденный ремонт шахтных колодцев и их дезинфекцию. Наличие возможного источника загрязнения, размещенного выше ствола, предполагает расстояние между ним и шахтой более 80-100 м, а иногда требуется 120-150 м.

Вокруг ствола должен быть глиняный замок с отмосткой, предостерегающий от просачивания грязной воды снаружи сооружения и вдоль его стен. Чтобы выполнить глиняный замок вокруг колодца, необходимо выкопать яму глубиной 2 м и шириной 1 м. Для ее заполнения используется состав жирной глины.

Сооружение на земле обустраивается отмосткой поверх замка с соблюдением радиуса величиной в 2 м. Делается подсыпка песком, слой которого заливается цементным либо бетонным раствором. При этом учитывается уклон, который позволяет отвести в сторону от сооружения воду и осадки. Для отвода ливневых вод СанПиН требует обустройства специальной канавы для дренажа и перехвата загрязненного потока воды. Нормы предусматривают строительство ограждений вокруг колодезных сооружений, что позволяет ограничить подъезд автомобилей и различного транспорта.

Разновидности и способы монтажа

Сооружение шахтных колодцев может осуществляться различными методами. Открытый способ предполагает укладку короба или колец снизу вверх. Пользоваться этим методом следует в том случае, если колодец обустраивается на тяжелом глинистом грунте.

После рытья шахты, размер которой превышает сечение пластиковых труб, на дно ствола следует насыпать крупный слой щебенки. Затем можно переходить к установке колец, обрабатывая края водостойким герметиком. Их необходимо соединять между собой методом скручивания. Зазор между пластиковой трубой и земельной стеной должен быть засыпан песком либо щебнем.

Если воспользоваться закрытым «опускным» методом сверху вниз, то он подходит для сооружения колодцев на легких песчаных грунтах. На практике рытье глубокой шахты не является возможным, поэтому вначале делается яма глубиной в 1 м. После этого в нее устанавливается 1-е пластиковое кольцо, имеющее наибольший коэффициент жесткости.

Изделие должно выступать над уровнем земли. Затем выполняется герметичное соединение первых колец и выемка земли. При этом труба опускается до нужного верхнего уровня. Край второго кольца должен быть не выше 10 см над землей.

Последовательное соединение колец и поэтапная выемка грунта позволяют выровнять колодец на нужную глубину до уровня залегания подземной грунтовой воды. После устройства донного фильтра и наполнения шахты сыпучими строительными материалами щели между изделием и стенками шахты следует заделать.

Надежные колодезные сооружения шахтного типа, которые строятся в случае залегания водоносных слоев на глубине приблизительно 20 м, необходимы для стабильного снабжения водой участков. При выкачивании воды используют специальные электронасосы, которые можно разделить на центробежные и вибрационные. Если случилась поломка такого устройства, то его можно заменить на журавль.

Для сруба колодца используются бревна в 12-18 см в поперечнике. Чтобы обустроить его нижнюю часть, применяются следующие древесные породы: вяз, дуб, ольха. Верхняя (надводная) часть изготавливается из сосны.
При изготовлении венцов выполняется подгонка бревен:

• по горизонтали в паз;
• по вертикали путем соединения с использованием вставных дубовых шипов;
• в углах способом «в косую лапу».

Вместе с тем нужно сделать обтеску бревен на плоскость с внутренней стороны.
Сборку сруба следует произвести на первоначальном этапе обустройства колодца. Затем осуществляется разметка шахты с глиняным замком. Далее грунт вынимается до глубины 1-1,5 м, после этого сруб может быть опущен. Остальные этапы выполнения колодца сводятся к следующим действиям:

• производится установка треноги с полиспастом;
• осуществляется обустройство водоупорного замка из глины с параметрами глубины и ширины 1 м;
• выполняется утрамбовка глины;
• выкапывается шахта при равномерном выборе земли с учетом толщины венца;
• бревна придавливаются один к другому с помощью временных скоб.

Перед тем как построить шахтный колодец, следует сделать каждые 5 венцов более длинными на 20 см через 2 бревна снизу, которые имеют параллельное направление. Это предотвратит их перекашивание и возможные разрывы. Концы бревен потребуется уложить в гнезда, сделанные в стенах шахты.

Требования к устройству колодцев

Применение шахтных и трубчатых колодцев позволяет обеспечить водой один участок или несколько. Под дебитом воды подразумевается производительность сооружения, составляющая 0,5-3 м³/ч. Колодцы доступны для очистки, защищены от ливневки, удобны в эксплуатации, просты в ремонте. Наилучшим типом почвы для обустройства шахтного колодца глубиной 20 м и более обычно являются песчаные либо гравелистые грунты.

Для забора воды из шахты применяются ведра и электронасосы, устанавливаемые на поверхности либо опускаемые в колодцы. Недостаток сооружения — эксплуатация лишь грунтовых вод, качество которых не всегда соответствует нормам СанПиН. Шахтный колодец, который имеет малую интенсивность водоотбора, может оказаться загрязнен.

Застой воды приводит к тому, что она приобретает неприятный затхлый запах. В открытой шахте колодца могут оказаться посторонние предметы. В любом случае сооружение обеспечивает нужды хозяйства в техническом плане, позволяет осуществлять полив растений, представляет собой надежный источник при пожаротушении.

Рытье штольни для сооружения обычно выполняют копатели шахтных колодцев. Эту работу осуществляют и обученные бригады с использованием буровых установок. Необученные люди не должны допускаться к проведению работ в стволах колодцев, поскольку может случиться обвал стен и загазованность. Требования к устройству шахтных колодцев должны строго соблюдаться. Это относится и к очистке сооружений при их эксплуатации.

Конструктивные составляющие сооружения

Шахтный колодец состоит из следующих основных элементов:

• оголовок;
• ствол, ограниченный боковыми стенами;
• водоприемник;
• фильтр.

Оголовок представляет собой наземную часть, которая должна возвышаться над землей, являясь защитой водозабора от попадания в него загрязнений. Наличие глухой крышки позволяет защитить оголовок от механических загрязнений ствола различным мусором и листвой деревьев.

Ствол, представляющий собой тело шахты, выполняется из 1000 мм пластиковых колец, имеющих внешние ребра жесткости. Для обустройства ствола может быть использована шахтная гофрированная труба колодца, диаметр которой составляет 315-600 мм. Функции донного фильтра сооружения сводятся к водоприему.

Стены сверху колодца обычно отличаются водонепроницаемостью, что предотвращает просачивание грязной воды в ствол. В нижней его части предусматриваются отверстия, обеспечивающие прием воды. Отверстия ствола сверху располагаются ниже, чем проходит уровень горизонта (не меньше 0,5-1 м).

Кирпичные сооружения имеют отверстия для приема воды, которые зависят от наличия сквозных швов между кирпичами. Колодцы из бетона и железобетона закладываются посредством бетонирования. Предварительно отверстия и трубки для приема воды закрываются пробками из дерева, а после устройства шахты они вынимаются.

Дно колодезной шахты оборудуется специальным фильтром, изготовленным из крупнозернистого материала. Он насыпается слоями, при этом фракция зерен снизу вверх постепенно повышается. Для укладки верхнего слоя используется галька фракцией 50-100 мм. Стены шахты выводятся выше уровня поверхности земли на 1 м. Вокруг сооружения устраивается глиняный замок.

СНиП предусматривает обустройство изоляционного пояса из глины вокруг оголовка. Он позволяет предохранить колодезную питьевую воду от попадания поверхностных вод. Для покрытия пояса сверху используется асфальт.

Дно сооружения должно размещаться в водоносном пласте, при этом оно не доходит до водоупора. Вода в шахте должна быть установлена на уровне грунтовой. Колодец необходимо разместить как можно дальше от мест содержания животных, туалетов, всасывающих ям, т. е. тех мест, где в грунтовые воды могут проникнуть загрязнения.

Принцип устройства сооружения

Копка шахтных колодцев производится на глубину до первых водоносных горизонтов, в которых устраивается водоприемная часть. При их отсутствии шахта выполняется для того, чтобы вода проникала в нее через стены колодца и скапливалась на его дне. Вода должна наполнять тонкие пропластки песка, суглинки, супеси.

Стены сооружения укрепляются с помощью бревен либо прямоугольных брусьев размером 12-18 см. Обычно готовят скважину, размер сечения которой составляет более 1х1 м. Для обустройства ствола используют следующие виды древесных пород: дуб, вяз, ольха. Ствол укрепляется сверху вниз, а на поверхности земли предварительно заготавливаются венцы. Затем их необходимо подогнать и спустить в шахту на тросе. Для ее обустройства используются также железобетонные или пластиковые кольца.

Рытье колодца осуществляется равномерно на глубину 1-го венца, что позволяет избежать обвалов стен. Строительство колодцев из древесины производится в виде сруба из бревен, обтесанных с внутренней стороны, либо из пластинок. Древесные колодцы обычно используют для водоснабжения временного характера, поскольку они являются недолговечными, так как дерево быстро может загнить. Поэтому такие сооружения не являются удовлетворительными в санитарном плане.

Распространенный метод, используемый для устройства шахтных колодцев, в большинстве случаев является опускным. Шахтный колодец с небольшим поперечным сечением может быть обустроен не только посредством установки деревянного сруба. Для этого подходят бетонные, железобетонные и пластиковые кольца.

Для устройства шахт сечением 1,23 м, глубина которых достигает 30 м, налажено производство копателей шахтных колодцев КШК 25 или 30. Машина оснащена буром, приводимым в движение специальным движком. Бурение этим устройством предполагает не только выемку земли, но и опускание колец будущего колодца.

Машина имеет скорость проходки 1,15 м/час, добиться которой можно только в том случае, если позволяют геологические условия. Осуществляя выбор места, где будет размещен колодец, обязательно учитывают требования СанПиН. Это предполагает удобную и безопасную эксплуатацию сооружения.

Подготовка к строительству шахтного колодца

Перед рытьем новой шахты или модернизацией старого ствола необходимо договориться с бригадой рабочих. Специалисты смогут качественно выполнить все операции, в ходе которых будут учтены гидрогеологические условия, глубина залегания подземных вод и тип грунта. Перед проведением анализа может понадобиться проведение разведочного бурения с использованием ручного бура или специального бурового оборудования. Это позволит точно определить подходящее место под водозабор необходимой глубины.

Полученные данные, на основании которых составляется смета на строительство сооружения, позволят разработать план колодца с учетом ожидаемых видов работ, количества необходимых материалов, задействованного набора инструментов и используемого оборудования. В качестве материалов для обустройства ствола могут понадобиться пластиковые кольца или трубы.

Выбирая пластмассовые изделия, необходимо учитывать, что выпускаемые кольца могут иметь разную степень жесткости. Они подбираются в зависимости от глубины колодезной шахты. Чем ниже их требуется устанавливать, тем более жесткими должны быть изделия. В результате по мере подъема на поверхность жесткость колец уменьшается. Изделия могут обладать разным размером. К примеру, широко применяются пластиковые кольца диаметром 315 мм.

Порядок строительства колодца

Устройство колодцев из бетонных колец осуществляется в следующем порядке:

• роется котлован глубиной, равной высоте 1-го кольца;
• кольцо свободно опускается на дно шахты;
• следующее кольцо устанавливается на 1-е, которое должно использоваться в качестве опоры для 2-го;
• для скрепления изделий применяются скобы;
• дно углубляется с одновременным подкопом пород под торцом изделия.

Каждое последующее кольцо равномерно опускается под собственным весом. Затем производится несколько шагов по устройству всех колец в стволе, при этом каждый этап (похожий на предыдущий) должен быть выполнен одновременно с рытьем шахты. Если тип грунта устойчивый, то параллельное крепление бетонных изделий не потребуется.

Заниматься рытьем шахты должны исключительно рабочие с опытом, поскольку мочь извлекать ведром грунт под силу не каждому. Схема шахтного колодца требует тщательного подхода к ее выполнению. Предварительно подготавливается специальная тренога с роликом, закрепленным на ней. Через него следует намотать железный трос на лебедку, которая должна предусматривать наличие предохранительной стопорной защелки, препятствующей вероятному раскручиванию барабана.

Весь процесс строительства колодца сводится к рытью шахты и облагораживанию его водоприемной части. Вскрытие водонасыщенных песков, включая плывуны, не позволяет достичь глубины водоносного слоя, составляющей более 75 см, поэтому в водоносных песках не следует заниматься чрезмерным извлечением песка и переуглублением колодца. Это может привести к тому, что после откачки воды в шахту начнет поступать вода с песком. При этом могут отойти нижние венцы сруба (либо кольца) с последующим образованием разрывов в стенах ствола.

Условия строительства и эксплуатации

СНиП предусматривают инсталляцию колодцев из пластиковых труб в зонах, где преобладает сейсмическая активность не выше 7 баллов по шкале Рихтера. Расчетная температура при этом не должна быть ниже 50°C. Грунты для строительства пластмассовых колодцев должны быть сухими, не пучинистыми, имеющими плотность 1,8 т/м³. Их естественная влажность водонасыщения должна составлять 2,0.

На участках, где имеются водонасыщенные грунты, обустройство колодцев возможно только на основание из бетона, имеющее ширину больше 150 мм. Эксплуатация колодцев из стеклопластика требует придерживаться определенных правил, связанных с периодической чисткой стенок и дна шахты. СНиП требуют своевременного проведения профилактики донных фильтров и водяных насосов. При этом горловина сооружения должна иметь специальную крышку, и ее следует всегда держать закрытой.

Стоимость нового сооружения либо реконструкции старого зависит от следующих факторов:

• цены пластиковых труб, определяемой поперечником, высотой изделия и коэффициентом жесткости;
• стоимости доставки труб на участок;
• цены и количества герметика гидростойкого, позволяющего соединять кольца между собой;
• цены насосного оборудования, донного фильтра;
• стоимости работ по мытью ствола и прокачке колодца;
• стоимости услуг электрика по подключению насоса.

Оплата труда копателей — это отдельная графа расходов, которая будет зависеть от сложности производимых работ. Этот пункт включает следующие виды операций:

• рытье шахты открытым способом;
• копание на глубину 1-го кольца с последующей вставкой изделия;
• прочистка водозаборной бетонной колонны перед монтажом чулка при реставрировании старого сооружения.

Выполнять работы, связанные с рытьем либо реставрацией колодца, можно и в холодный, и теплый период, избегать следует только начала таяния снега. Заболоченные участки лучше обустраивать колодцами в осенне-зимний период. Строительство колодца, его осмотр и ремонт должны сопровождаться систематической проверкой наличия в шахте газа, для чего перед спуском в ствол опускается зажженная свеча или пук травы. Газ есть, если огонь меркнет. Далее газ следует убрать способом выжигания с помощью пука травы или вымахивания путем неоднократного опускания в колодец ведра либо бадьи.

Уход за колодезным сооружением

Разработка дна песочного колодца требует принудительной откачки воды с помощью насоса или специальной емкости. Крепление стен ствола срубом может вызвать определенные трудности, связанные с устройством венцов в водосодержащих песках. При этом в шахту потребуется опустить деревянный или пластмассовый короб либо бетонные кольца. Их следует заглубить при копке, что создает приемлемые условия для водозаборов.

Когда выемка песка уже окончена, то откачка воды производится до нужной глубины. Дно шахты после этого засыпается песком крупной фракции слоем 20 см. Сверху на него укладывается галька либо щебень слоем одинаковой толщины.

Обязательным условием при обустройстве ствола (согласно требованиям СанПиН) является изоляция шахты от попадания в нее различных сторонних предметов. В колодезный ствол не должны попадать осадки (дождь, снег) и поверхностные воды. Для этого вокруг сооружения обустраивается глинистый замок, а сверху — специальный люк с крышкой.

Нормы СНиП требуют 1 раз в год весной осматривать шахту и ремонтировать поверхность ствола. Необходимо своевременно заполнять глиной места, которые просели вокруг. Сверху они должны быть заасфальтированы либо зацементированы. В случае загрязнения шахтные колодцы следует тщательно прокачать, что предполагает определение объема воды, которая в них содержится. Согласно требованиям СНиП при необходимости обязательно должна проводиться дезинфекция шахтных колодцев после проведения химического и бактериологического анализа воды.

1.Несовершенный (неполный) колодец

В таком колодце крепь шахты не доходит до водоупорного подстилающего пласта, и приток воды осуществляется через дно или боковые стенки;

При этом нет необходимости проходить безнапорный водоносный пласт такого несовершенного колодца более чем на 0,7 его высоты. Обычно вода, залегающая ниже, не обеспечивает дополнительного притока, сохраняя дебит без изменений. В зависимости от суточной потребности в воде можно закладывать колодец и на меньшую глубину.

2.Совершенный (полный) колодец

Крепь колодца достигает водоупорного пласта, а приток воды осуществляется исключительно через боковые стенки.

3.Совершенный колодец с подствольником (зумпфом)

Зумпф(подствольник) выполняется в подстилающей водоупорной породе, являясь дополнительным резервуаром, для увеличения водного запаса.

Так же водный запас может быть увеличен путем шатрового расширения подводной части .

Шатровый тип устройства резервуара применяется в тех случаях, когда толщина водоносного пласта составляет более чем 2-3 метра, а при меньшей оборудуется зумпф.

Рис. 2. Несовершенный шатровый колодец

Не следует чтобы запасы воды в колодце значительно превышал ваши суточные потребности. В противном случае вода может застаиваться и загнивать. Именно поэтому несовершенный колодец с притоком воды через донный фильтр считается оптимальным водозаборным сооружением для индивидуального пользования. Сложные в изготовлении дополнительные боковые фильтры не дают, в данном случае, ощутимого увеличения дебита воды. Донный фильтр состоит из трех слоев гравия или щебня. В каждом очередном слое используется материал в 6–8 раз более крупных фракций.Нижний, контактирующий с водоносной породой слой, имеет толщину 10 см, два последующих по 15 см. В случаях обильного притока воды и разжижения водоносного пласта, донный фильтр насыпается на дощатый пол с отверстиями или щелями, подведенный снизу под крепление шахты колодца. Выступающая над уровнем земли часть оголовка как правило составляет 0,6–0,8 м. Глиняный замок вокруг шахты колодца имеет глубину 1,0–1,5 м, и ширину 0,5 м. Поверх глиняного замка рекомендовано устраивать сплошную отмостку из бетона. Деревянные срубы колодцев изготавливаются из цельных бревен диаметром 15-18 см, или бревен диаметром 22 см, распущенных пополам продольно. Как правило, деревянный колодец строят квадратным в плане. Размеры сторон от 0,7 до 1,4 м, чаще всего 1х1м. Собираются срубы вначале на поверхности, а затем уже каждый венец размечается для последующего правильного монтажа в шахте. Венцы сруба соединяются 10-сантиметровыми нагелями, в разбежку по вертикали, а для предотвращения отрыва верхних венцов от нижних соединяют их стальными скобами. В углах бревна сруба сопрягаются «в лапу без остатка», с коренным шипом(желательно, но не обязательно). Дополнительно, для прочности, брусками сшиваются углы, а досками сами бревна сруба посередине каждой из сторон колодца.

Рис. 3. Угловое соединение брусьев сруба

Непосредственно в шахте колодца сруб устанавливается одним из трех возможных способов: возведением со дна, наращиванием снизу, или опускным креплением (когда сруб колодца наращивается по мере погружения его в грунт). Со дна шахты колодец возводят при глубине колодца не более 6 м, если нет сильного притока воды, и стенки шахты не осыпаются. На дне вырытой шахты устанавливается рамка-основание для сборки сруба, либо выстилается пол на лежнях(распущенные вдоль бревна), на которых уже возводится сруб колодца. Наращивание снизу применяется при строительстве для глубоких колодцев. Для данного способа используют так называемые «пальцы»(выступающие на 40-50 см бревна) на каждом 4-ом или 5-ом венце сруба, закладываемые в вырытые предварительно в стенках шахты колодца углубления(«заклады» или, по-другому, «печуры»), поджимаемые домкратами и подклиниваемые, что обеспечивает надежное крепление без опоры на основание. Опускное крепление, также используемое при строительстве глубоких колодцев(6 и более метров) Под возведенным в вырытой шахте срубом колодца на 25-30 углубляется дно. Грунт вынимается только под серединой, оставляя по углам. Затем стороны сруба подклиниваются подкладками, и выбирается грунт из углов. После чего достаточно выбить подкладки, чтобы сруб равномерно опустился в шахту под собственной тяжестью. При данном способе, в сыпучих и рыхлых грунтах, сруб может застрять или перекоситься.Тогда над верхним венцом устраиваются настилы из досок и бревен, на которые помещается значительный груз, либо осаживают сруб ударами по верхнему венцу. Нижняя часть сруба, в таких случаях, оборудуется режущим ножом, а основание шахты колодца расширяется в виде шатра. В условиях, когда грунт плотный, а колодец не глубокий, срубы иногда подвешиваются в шахте колодца на веревках, в полуметре или метре от дна. Делается это для облегчения выборки грунта. Подведенные под каждой серединой сруба веревки,концы которых несколькими витками крепятся на раме из бревен, удерживают сруб за счет сил трения между витками веревки и бревнами. Для того чтобы плавно опустить сруб достаточно всего лишь ослабить веревку.

Рис. 4. Сруб, подвешенный в шахте на веревках

Особых методов работы и навыков требуют встречающиеся иногда плывуны (водоносные пласты с разжиженным песком). Прежде всего, прекращается спуск сруба и оборудуется второй водосборный шатер на расстоянии 0,3-0,4 м от основного шатра. На дне шахты, с четырех сторон, оборудуются шпунтовые переборки из досок на глубину 0,35 м. После выборки грунта(не обнажая концы шпунтового ряда) переборки снова заглубляются и продолжается выборка. Вода, при этом, постоянно откачивается. Иногда возникает необходимость пройти шахтой вышележащий водоносный пласт, чтобы изолировать его. Это делается так же при помощи шпунтового ряда досок, забиваемых снаружи сруба и глиняного замка между шпунтом и срубом колодца.

Колодцы из бетонных пластин строятся по аналогии с деревянными срубами. Отливаемые, чаще всего, поперечным сечением 250х70 мм и массой не более 35 кг, они не требуют использования специальных грузоподъемных приспособлений. Пластины ставятся на раствор, соединяются в углах сваркой или отформованными концами в лапу. Из-за несложности опалубки под бетонные пластины, их легко изготовить самому, нужных размеров и формы, конструируя затем из них колодцы нужной вам формы-квадратные, прямоугольные, многогранные и даже круглые (из сегментов). Высота стандартного сегмента составляет обычно 18 см.

Каменные и кирпичные колодцы строятся из плотного,хорошо обожженного красного кирпича, известняка или сланца. Крупные и мелкие камни кладутся отдельными слоями. Бут подбирают очень тщательно. Ряды кладки выводятся, по возможности, с минимальными промежутками. Недопустимо чтобы камни кладки выступали с внутренней или наружной стороны. Для соблюдения перевязки швов камни кладутся к центру колодца «тычком» (узкой стороной), чтобы грунтом их не выдавило вовнутрь. Строительство производится наращиванием со дна шахты, если глубина шахты не более 5-6 метров, или опускным способом, когда кладку возводят на опорном башмаке. Толщина кирпичных стенок как правило не менее 25 см, бутовых - 35 см. Поверхностная часть штукатурится, а подводная покрывается цементным раствором 1:2. С целью недопущения разрывов кладки по высоте производится армирование анкерными тягами. Водоприемная часть кирпичных и каменных колодцев не имеет никаких принципиальных отличий от рассмотренных ранее.

Профессиональные шахтные колодцы

Бетонные шахтные колодцы строят из монолитных железобетонных пластин или колец.Строительство монолитного бетонного колодца, как правило, ведется сплошным бетонированием в готовой шахте, в которой устанавливается опалубка. Если глубина колодца значительна, может использоваться опускной способ, когда шахта бетонируется вначале на небольшую глубину, над землей выводится крепление на достаточную высоту, а после подкапывается шахта колодца во всю глубину с постепенным осаживанием крепления. Для равномерного и гарантированного опускания бетонного ствола в шахту колодца используются режущие башмаки, оборудуются конические(сужающиеся кверху) со скошенной изнутри кромкой окончания самого ствола, усиленные сталью.

После выборки грунта и того, как стенки колодца опустятся примерно на два метра, устанавливается новая опалубка, и наращивается крепление. Для того чтобы свежим стенкам дать окрепнуть, выдерживается пауза в 7-10 дней, после чего работа продолжается тем же порядком вплоть до водоносного слоя. Использование бетонных колец (особенно заводского изготовления), значительно сокращает сроки и облегчает строительство колодца. Но так же их можно отлить и самостоятельно. Нижнему кольцу целесообразно придать коническую форму со скошенной изнутри нижней кромкой. На заводские кольца устанавливаются башмаки с резцом.

Соединяются кольца впритык, после чего фиксируются стальными скобами толщиной 4–5 мм и шириной 50–80 мм, в целях предотвращения их сдвига относительно друг друга. При строительстве опускным способом, существует вероятность разрыва кольцевых оболочек из-за возможных зажимов их верхней части обрушающимся грунтом. Для придания кольцам дополнительной прочности применяются накладки из полосовой стали шириной 40–60 мм и толщиной 5–10 мм, равномерно расположенные по окружности. Такие накладки скрепляют скобами из стального прутка или болтами, пропущенными в отверстия оставленные при бетонировании заранее. Еще более надежно работают забетонированные в стенки колец стальные стержни, имеющих на концах кольцеобразные загибы для болтов, которыми кольца скрепляются. Межторцевые стыки колец находящихся в воде уплотняют либо просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм, которая укладывается в специальный желоб, предусмотренный в верхнем торце кольца заводской формовкой либо жидким стеклом. Швы между кольцами, находящимися выше водоприемной части, достаточно расшить обычным цементным раствором в соотношении 1:3. Водоприемная часть колодца из железобетонных колец оборудуется аналогично с остальными видами колодцев. В случаях, когда водоносный пласт очень рыхлый, необходимо подвестипод бетонные кольца пол из прочных досок, на который насыпается гравийный фильтр. Для дополнительного притока воды в маломощных водоносных слоях в стенках колодезных колец проделываются боковые отверстия. С внешней стороны они засыпаются песком или гравием. Те же функции выполняет установка фильтров из крупнопористого бетона. Готовится такой бетон из цемента с гравием или щебнем в пропорции 1:6, при водоцементном отношении 0,3–0,5. Размер зерен гравия или щебня при этом, должен быть не больше чем в 10 раз крупнее зерен песка водоносного слоя. Из такого крупнопористого бетона обычно формируется два пояса нижней водоприемной части колодца высотой 15–20 см. Иногда же в опалубку закладываются заранее изготовленные кирпичи-вставки в шахматном порядке.

Не все дачи и загородные дома находятся вблизи сетей централизованного водоснабжения. Но для комфортного проживания нужна вода. В такой ситуации единственным источником воды для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд могут стать подземные горизонты. Чтобы обеспечить добычу такой воды, необходимо соорудить шахтный колодец, пробурить скважину или сделать трубчатый колодец. Любое гидротехническое сооружение способно обеспечивать бесперебойное водоснабжение жилого дома. Однако их устройство и особенности эксплуатации немного отличаются. В нашей статье мы сравним шахтные и трубчатые водозаборы.

Выделяют два типа водозаборных сооружений колодезного типа:

• шахтные гидротехнические конструкции.

Трубчатое сооружение

Такая разновидность конструкций очень часто встречается в небольших посёлках и называется колонкой. Другое название этого сооружения абиссинский колодец, скважина-игла. Иногда они располагаются прямо на улицах. Чтобы вода из недр такого колодца могла подниматься наверх, используется ручной насос. Трубчатый колодец можно устроить только в том месте, где подземные воды залегают на небольшой глубине. На возведение этого гидротехнического сооружения уходит 1-2 дня. Однако устройство такого водозабора выполняется не копанием ямы, а бурением скважины.

По сути, это та же буровая скважина, оборудованная фильтром, подъёмной и насосной аппаратурой. Если бурение такой проходки будет выполняться в неустойчивых грунтах или на значительную глубину, то обязательно используется обсадная колонна. Это позволит избежать обвала грунта со стенок скважины как во время бурения, так и в процессе эксплуатации. Благодаря резьбовому соединению труб удаётся добиться высокой герметичности сооружения.

Такое сооружение может быть двух разновидностей:

• мелкого заложения (до 40 м), конструкции глубиной до 9 м делают методом забивания трубы, это возможно только в мягких почвах;
• глубокого заложения (более 40 м), для бурения скважин глубиной до 50 м используют ударно-канатный метод, а для конструкций глубиной более 50 м подходит колонковый или роторный способ.

Устройство

Трубчатый колодец обычно сооружается после изучения особенности грунтов. От этого зависит выбор метода бурения (бур, долото или коронка). Устройство такого колодца начинается с бурения скважины по размеру обсадной трубы до водоносного горизонта. Затем устанавливается обсадная колонна. Забойная часть колонны имеет перфорацию и фильтр.

Важно: обязательно выполняется обратная отсыпка – затрубное пространство за обсадными трубами заполняется глиной. Только так можно защитить сооружение от попадания поверхностных вод.

Преимущества и недостатки

К достоинствам таких гидротехнических сооружений можно отнести следующее:

• вода в таком колодце практически всегда остаётся чистая, поскольку в скважину не могут попасть посторонние предметы и мусор;
• трубчатый колодец можно размещать недалеко от дома;
• добычу воды можно производить с ранее намеченного горизонта;
• скважина обеспечивает хороший дебет чистой питьевой воды.

Среди недостатков этих сооружений стоит упомянуть:

• невозможность добычи грунтовых вод, находящихся в неглубоких горизонтах (выше отметки 7 м);
• если время для бурения выбрано неправильно, то гидротехническое сооружение может обмелеть;
• если конструкцией не пользоваться регулярно, велика вероятность заиливания скважины;
• при нарушении и неточностях в процессе монтажа швы между обсадными трубами могут разгерметизироваться.

Строительство трубчатого колодца

Проще всего самостоятельно сделать неглубокий трубчатый водозабор (до 9 м) в мягких породах грунта. Для этого в грунт забивают трубы. Чтобы облегчить работу землю можно периодически смачивать. Работы ведут в таком порядке:

1. Сначала в месте выполнения шахты делается шурф глубиной 1,5-2 м и размером 1,5х1,5 м.
2. К первой трубе крепится хомут на болтовом соединении, устанавливается фильтр, надевается утяжеляющая баба.
3. Второй хомут крепится выше фильтра на 200 см.
4. Труба ставится в центре приямка. Шурф засыпается и трамбуется.
5. Забивка трубы происходит при помощи бабы на верёвке.
6. Таким образом ведут работы, пока не доберутся до водоносного горизонта.

Шахтный водозабор

Такое водозаборное сооружение идеально подходит для самостоятельного выполнения. Обычно устройство шахтного колодца делают в процессе копания ямы и укрепления её стенок. Шахтные колодцы можно разделить на несколько видов в зависимости от материала, из которого сделаны их стенки:

• деревянные;
• каменные или кирпичные;
• пластиковые;
• железобетонные.

Чаще всего делают железобетонные колодцы. Такая конструкция может прослужить до полувека. Глубина шахтного колодца может доходить до 15-20 м. Однако сам процесс копания ямы довольно длительный и трудоёмкий. В зависимости от габаритов бетонных колец для монтажа может потребоваться грузоподъёмная техника. Довольно часто на дне сооружения оборудуется фильтр высотой до 50 см.

Внимание: шахтный колодец обязательно должен защищаться от попадания поверхностных вод и верховодки. Для этого снаружи он обмазывается битумом и оборачивается двумя слоями гидроизоляции, все стыки между кольцами тщательно герметизируются.

Стремительно набирают популярность пластиковые колодцы. Высокая герметичность всех швов и соединений достигается благодаря цельности конструкции. Срок службы таких конструкций не меньше, чем у изделий из железобетона. Но главное преимущества в малом весе пластиковых колец, что обеспечивает быстрый монтаж без использования строительной техники.

Кирпичные и деревянные шахтные колодцы не пользуются такой популярностью, как несколько десятков лет назад, из-за трудоёмкости их выполнения, низкой герметичности, быстрой загрязняемости и сложностей в обслуживании.

Внимание: чтобы защитить содержимое колодца от загрязнения поверхностными водами, осадками и мусором, сооружение обязательно должно иметь крышу, а его оголовок должен быть приподнят над уровнем земли на высоту не менее 50 см.

Устройство

Шахтный колодец состоит из трёх частей:

1. Снизу располагается водоприёмник. Эта часть нужна для сбора и фильтрации воды.
2. Выше водоприёмника находится ствол колодца. Это подземная часть конструкции, которая защищает воду от загрязнения, а стенки шахты от обрушения.
3. Выше поверхности земли располагается оголовок колодца. Он защищает конструкцию от попадания мусора, осадков, пыли и грязи, а также не даёт воде замерзать зимой. На оголовок устанавливается крыша и ворот.

Преимущества и недостатки

К преимуществам шахтных колодцев можно отнести следующее:

• Внушительный срок эксплуатации, доходящий до 50 лет.
• Очистка такого гидротехнического сооружения проходит легко.
• Благодаря значительному диаметру шахты для обеспечения автоматической подачи воды в дом можно использовать любые глубинные насосы.
• Чтобы сделать такой колодец, не нужно получать никакие разрешения. После сооружения конструкции колодец необходимо просто зарегистрировать.

Однако у шахтных колодцев есть и недостатки:

• Время и трудозатраты на копание глубокой ямы немаленькие.
• В процессе копания можно наткнуться на верховодку или загрязнённые грунтовые воды, которые будут непригодны для питья.
• Раз в год нужно выполнять чистку и дезинфекцию сооружения.
• При нерегулярном использовании содержимое колодца подвергается заиливанию.
• Для получения качественной питьевой воды понадобится устройство хорошего фильтра.
• Некачественная герметизация сооружения может привести к загрязнению воды.

Строительство колодца

Копку водозабора лучше производить в конце осени или зимой. Всё дело в том, что в это время грунтовые воды понижаются на максимальную глубину, поэтому вы не наткнётесь на верховодку, а само сооружение можно выкопать значительной глубины. Это обеспечит вам стабильный большой дебет гидротехнической конструкции в любой сезон.

Для устройства ствола водозабора лучше взять железобетонные кольца диаметром 1 м и высотой 50-100 см. Их несложно поднимать при помощи лебёдки, и вам не понадобится кран. Над местом копания устанавливают треногу, к которой крепят лебёдку.

Копку и монтаж сооружения ведут в таком порядке:

1. Для копания используют лопату с коротким черенком. Сначала выкапывают яму глубиной 50-100 см и диаметром чуть больше метра.
2. После этого в яму устанавливают первое бетонное кольцо. Его приподнимают при помощи лебёдки и опускают в яму.
3. После этого копку продолжают под кольцом вниз. По мере углубления ямы кольцо будет проседать под собственным весом.
4. После того как первое кольцо просядет на высоту 50-100 см производят монтаж второго кольца на него сверху. При этом элементы между собой скрепляются при помощи металлических скоб. В процессе монтажа швы между кольцами герметизируют при помощи специального шнура.
5. Также производят дальнейшее копание и установку последующих колец. Когда дно ямы начнёт заполняться водой, копку прекращают.
6. На дне колодца делают фильтр из послойно уложенных мытых камней разной фракции. Обычно его высота должна быть не меньше 50 см.
7. Затем выполняют наружную гидроизоляцию, обмазав верхние три кольца снаружи битумной мастикой и обмотав колодец рубероидом.
8. Вокруг колодца выполняют гравийно-песчаную засыпку или глиняный замок. Сверху делается бетонная отмостка с уклоном от стен сооружения.
9. На оголовок устанавливается крыша со свесом и ворот.

Решая проблему водоснабжения на загородном участке, их владельцы стараются использовать все варианты, при этом учитывая качество воды, которая будет подаваться в дом, плюс расходы, затрачиваемые на сооружение гидротехнической конструкции. Хорошо, если недалеко от дома есть природный водоем, но если такового нет, то выхода два: выкопать колодец или пробурить скважину. Второй вариант дороже первого, хотя вода из скважины и чище, и качественнее. Но, как показывает практика, многие дачники свое предпочтение отдают именно колодцам, которых существует два типа, отличающихся друг от друга по конструктивным особенностям. Это шахтный колодец и трубчатый.

Устройство шахтного колодца

В принципе, колодцы шахтного типа – это обычные конструкции в виде шахты разного сечения, чаще круглого, которые выкапываются в земле и облицовываются по периметру прочным материалом. Последний будет препятствовать осыпанию грунта внутрь ствола колодца и сдерживать проникновение верхних слоев водоносных пластов и атмосферных осадков. Поэтому очень важно, чтобы используемые материалы были прочными, справлялись долгое время с негативным воздействием воды и влажности, плюс сами не влияли на качество воды в колодце.

Устройство шахтного колодца

Чаще всего шахтные колодцы облицовываются кирпичом или камнем, в старину использовали бревна, сегодня предпочтение отдается пластиковым конструкциям и железобетонным кольцам. Самый важный момент в сооружении колодца данного типа – это герметичность между соединениями частей ствола общей колодезной конструкции, потому что именно стыки и являются уязвимыми местами, которые подвержены протечкам.

Что касается устройства шахтного колодца, то сооружение делится на три части:

• В самом низу располагается водоприемник или водосборник. Его высота от дна сооружения может варьироваться в диапазоне от 1,5 до 4 м. Основная функция этой части колодца – сбор и фильтрация воды, поэтому на самое дно укладывается донный фильтр, состоящий из нескольких слоев щебня или гравия. Обычно слои укладываются в зависимости от фракции материала по степени укрупнения: нижний слой толщиною 20-30 см – это щебень мелкой фракции, средний толщиною 30 см – средней фракции и верхний (30 см) крупные камни.
• Средняя часть, расположенная над водосборником, это ствол колодца, который защищает само сооружение от обрушения стенок и попадания внутрь загрязнений. По сути, это подземная часть устройства.
• И верхняя часть – оголовок. Это надземная часть колодца, которая защищает его от попадания в ствол мусора, пыли, природных осадков, при этом оголовок не дает воде в колодце замерзнуть. Снабжается верхняя часть крышей и дверцей.

Шахтные колодцы круглого и прямоугольного сечения

Преимущества и недостатки шахтных колодцев

Говорить о том, что шахтные колодцы обладают большим количеством преимуществ перед другими гидротехническими сооружениями, нельзя. И хотя данный вид встречается сегодня достаточно часто, то это всего лишь простота строительства. Именно это и является основным положительным моментом. К достоинствам можно добавить еще и следующее.

• Если правильно выбрать облицовочный материал для ствола, то можно говорить о долгосрочной эксплуатации колодца, который иногда превышает 50 лет.
• Если пользоваться колодцем постоянно, то можно забыть о таких мероприятиях, как очистка и ремонт. Хотя специалисты рекомендуют в любом случае очищать сооружение хотя бы один раз в год.
• Так как диаметр шахты значительный, оптимально – 1 м, то внутрь нее можно спускать практически любые насосы в плане их размером и модификаций, что упрощает подбор насосного оборудования.
• Но самое главное, что нет необходимости получать разрешение на рытье колодца. Единственное, что нужно сделать, это зарегистрировать гидротехническое сооружение, так сказать, поставить его на учет.

Колодец из железобетонных колец прослужит 50 лет

Теперь о недостатках.

• Выкапывать колодец и сложно, и долго. Правда, можно воспользоваться специальной техникой, которая буквально за пару часов сделает это все сама. Но за это придется заплатить.
• Всегда присутствует вероятность, что можно натолкнуться на водоносный пласт, который окажется непригодным для питья.
• Если использовать колодец нерегулярно, то он начинает заиливаться.
• Очень важно правильно проводить сам процесс сооружения, потому что от этого будет зависеть и качество воды внутри водосборника, и невозможность проникновения загрязнений в шахту.

Строительство шахтного колодца

Существует две технологии сооружения шахтного колодца, которые зависят от того, в каком грунте производится строительство. Если грунт глинистый и прочный, то есть, есть гарантии, что при проведении земляных работ стенки шахты не будут осыпаться, то процесс производится напрямую: выкапывается шахта полностью, а затем ее стенки облицовываются, то есть, формируется ствол. Облицовка начинается со дна.

Вторая технология называется обсадной, для чего обычно используются уже подготовленные или готовые секции ствола. К примеру, части ствола, собранные из бревен или брусов, или готовые изделия в виде железобетонных колец. Этот вариант сооружения используется в том случае, если грунт на участке непрочный и подвижный.

Сооружение шахты колодца

Суть данной технологии заключается в том, что подготовленная часть ствола устанавливается по месту выкапывания грунта, и сам грунт выкапывается изнутри изделия. Таким образом, оно спускается постепенно вниз. При этом ствол также постепенно наращивается установкой сверху следующего элемента.

Внимание! Очень важный момент, который касается долгосрочной эксплуатации шахтного колодца. Сооружение с внешней стороны надо гидроизолировать, для чего можно использовать различные материалы и технологии. К примеру, битумную мастику и рубероид, который укладывается в несколько слоев.

Устройство трубчатого колодца

Трубчатый колодец раньше встречался во всех поселках, их даже просто устанавливали на улицах и называли колонками. Специалисты давали им другое название – абиссинский колодец или игла-скважина. Из самого названия становится понятным, что основным элементом данного сооружения является труба, которая забивалась при помощи кувалды в землю на необходимую глубину. Подачу воды обеспечивал ручной насос, установленный сверху трубы.

Устройство трубчатого колодца

Сегодня, конечно, от данной технологии многие отказываются. То есть, не забивают трубу в грунт, а сначала бурят скважину, в которую и опускают трубный водопровод. Наверное, поэтому это сооружение и называют скважиной-иглой, потому что сама конструкция сооружается по принципу сооружения скважины. Да и по конструкции трубчатый колодец от скважины мало чем отличается. Единственное отличие – это небольшая глубина бурения.

Внимание! Если трубчатый колодец сооружается в неустойчивых грунтах или глубина бурения значительная, то в скважину обязательно устанавливается обсадная труба.

Есть две разновидности трубчатых колодцев.

1. Мелкого заложения. Их глубина не превышает 40 м. Если водоносный слой располагается не ниже 12-15 м, то трубу можно забивать, учитывая состояние грунта – он должен быть мягким.
2. Глубокого заложения. Соответственно глубина должна быть больше 40 м.

Достоинства и недостатки трубчатого колодца

К плюсам можно отнести:

• всегда чистая вода за счет полной герметизации труб;
• такую гидротехническую конструкцию можно устанавливать прямо около дома, но подальше от канализационных сооружений;
• дебит воды у такого колодца очень большой.

О минусах:

• если неправильно выбрано время бурения, то присутствует вероятность, что в летний сезон колодец обмелеет;
• если им редко пользоваться, то колодец заилится;
• важно грамотно провести монтаж, даже незначительные нарушения могут привести к разгерметизации трубопровода.

Колонка

Технология строительства

Построить трубчатый колодец своими руками несложно, главное в точности соблюдать рекомендации от специалистов. Если грунт на даче мягкий, а глубина заложения не превышает 15 м, то трубу можно забивать в землю обычной кувалдой. Вот последовательность проводимых операций.

• В первую очередь надо лопатами выкопать яму глубиною 1-2 м прямоугольного или круглого сечения шириною 1,5 м.
• Устанавливается в яму по центру первая труба, нижней конец которой представляет собой острие. Практически в половину длины это труба перфорирована. По сути, это и будет водосборник с фильтром.
• Яма засыпается грунтом. То есть, получается так, что первая труба уже располагается внутри земли. И она точно установлена по месту бурения.
• Ударами кувалды труба загоняется в грунт до тех пор, пока не останется на поверхности только резьбовое соединение.
• Вкручивается вторая труба в первую. И по ней начинают бить кувалдой, загоняя в грунт. Таким образом, собирается вся трубная конструкция.

Забивка трубы в грунт

Заключение по теме

Две разновидности колодцев, которые и сегодня сооружают на дачных участках. Чаще всего возводят именно шахтные конструкции, потому что они удобны в эксплуатации и при проведении профилактических мероприятий. Правда, по способу строительства они сложнее и затратнее.

Не забудьте оценить статью.