Активное развитие коллективного садоводства и расширение строительства индивидуальных жилых домов сделали актуальной проблему снабжения водой осваиваемых участков. И часто наиболее быстрым и доступным решением этой проблемы является сооружение колодца - надежного и испытанного источника чистой и вкусной воды.
Колодец из бетонных колец в постройке быстрее и удобнее. Подробнее...
Лучше всего, конечно, для этой цели использовать кольца заводского изготовления.
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 (бурение скважин) 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). В частном домостроении лучше все колодцы делать сборными из железобетонных колец. Подробнее о колодце из бетонных 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.
Выбор места для колодца
Перед тем как приступить к строительству колодца, необходимо провести простейшие изыскания, то есть определить в предполагаемом для колодца месте наличие подземной воды, выяснить глубину залегания и протяжения водоносных пород, количество и качество воды. Когда рядом есть аналогичные сооружения, дело облегчается.
Имеющиеся в округе открытые водоемы и действующие колодцы позволяют достаточно точно определить глубину залегания подземной воды. Если они расположены поблизости от выбранной вами площадки, то достаточно показаний ватерпаса, если же расстояние значительно, то понадобиться нивелир или барометр-анероид.
Например, цена деления барометра 0/1 мм, что соответствует разнице в высоте 1 м. Стало быть, если на уровне земли существующего колодца барометр показывает давление 745,8 мм, а в точке, где вы собираетесь рыть колодец, - 745,3 мм, шахту нам придется рыть, скорее всего, на 5 м глубже (745,8- 745,8-745,3=0,5мм).
Сказанное справедливо в тех случаях, когда уровень подземных вод практически горизонтален и воды залегают в виде грунтового бассейна. Если же поверхность грунтовых вод имеет уклон, и залегают они в виде грунтового потока, надо при определении глубины залегания учитывать этот уклон, применяя метод интерполирования. Самым же надежным способом поиска воды является разведочное бурение.
Место для колодца надо выбирать не ближе, чем 20-25 м от источников загрязнения: навозных куч, уборных, помойных ям, кладбищ, бань, скотных дворов. Не следует устраивать колодцы на склонах балок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать (забирать) грунтовые воды.
Выбрав место для колодца, надо получить разрешение на его строительство в местном Совете народных депутатов, региональной гидрогеологической (гидрорежимной) партии и санэпидстанции.
И, наконец, еще один вопрос, который необходимо решить: какой колодец строить - шахтный или трубчатый-скважину?
Шахтный колодец обычно имеет наибольший размер в свету 0,8-1,2 м, что позволяет при его строительстве углублять шахту обычной лопатой. Важно, однако, заметить, что приток воды в колодец (дебит) в подавляющем большинстве случаев мало зависит от размеров поперечного сечения колодца. Поэтому заманчиво сделать вместо шахты скважину диаметром 50-300 мм и сократить при этом во много раз количество извлекаемого грунта. Закрепив стенки скважины трубой (эта труба называется обсадной), получим трубчатый колодец. В него, понятно, уже нельзя опуститься с лопатой, потребуется специальный инструмент и оборудование.
Так какой же колодец строить - шахтный или трубчатый? Сделанные правильно, они имеют примерно одинаковый срок службы, оба требуют подготовительных работ, изготовления подъемных механизмов, приспособлении, инструмента. Окончательное суждение должен вынести сам строитель колодца, сообразуясь со своими возможностями.
Посоветовать, можно одно: чем глубже вода, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что вышележащие породы не содержат много камней. Пробивать скважину самодельным инструментом через залегающий глубоко мощный каменный пласт - дело исключительно тяжелое. В этом случае шахтный колодец даже глубиной 20 м, предпочтительнее. Надо также подумать и о способе подъема воды из готового колодца. Если из шахтного колодца воду можно поднимать не только насосом, но и ведром на веревке, то из трубчатого колодца это возможно только с помощью насоса.
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 дебита воды для шахтного колодца
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.
Устройство шахтного колодца
В конструкции шахтного колодца различают следующие элементы: оголовок; ствол - участок от низа оголовка до статического уровня воды (то есть уровня при отсутствии откачки воды); водоприемную часть.
Существуют три вида шахтных колодцев:
- несовершенный, или неполный;
- совершенный, или полный;
- совершенный с подствольником (зумпфом).
В несовершенном колодце крепление шахты не достигает подстилающего пласта, лежащего ниже водоносного; приток воды здесь возможен через дно и боковые стенки. В совершенном колодце крепление достигает водоупорного пласта и опирается на него; приток воды - только через боковые стенки. Зумпф в совершенном колодце - это дополнительный резервуар, выполняемый в подстилающей водоупорной породе для увеличения запаса воды. Кроме зумпфа, запас воды в колодце может быть увеличен в результате расширении его подводной части в виде шатра (рис. 3). При высоте водоносного пласта до 2-3 м устраивают зумпфы, а при большей высоте - шатры.
Подробнее о том, какой колодец можно построить на Ваших грунтах
Выбирая устройство водоприемной части, необходимо учесть, что запас воды в колодце и суточная потребность в ней должны быть по возможности согласованы, иначе вода будет застаиваться и загнивать. Поэтому для индивидуального водозабора следует рекомендовать несовершенный колодец с притоком воды через донный гравийный фильтр; боковые фильтры не дают значительного увеличения дебита и в то же время сложны в изготовлении.
Безнапорный водоносный пласт шахтой несовершенного колодца не следует проходить более чем на 0,7 его высоты, поскольку доказано, что нижележащая вода, как правило, не питает колодец и не увеличивает дебита. Сообразуясь с суточной потребностью в воде, закладывают колодец и на меньшую глубину.
Поперечные размеры шахты целесообразно принимать минимальными с целью экономии материалов и трудозатрат. Руководствоваться при этом следует только удобством работы в шахте, тем более что увеличение размеров поперечного сечения колодца, как уже было отмечено выше, обычно мало сказывается на повышении дебита. Так, увеличение радиуса колодца в 10 раз дает возрастание дебита лишь в 1,5 раза. Исключение составляет только тот крайне редкий случай, когда колодец питают восходящие ключи, расчистка которых на большей площади дна колодца увеличивает дебит уже значительно.
Водоприемную часть несовершенного колодца чаще всего делают с донным фильтром из трех слоев щебня или гравия с зернами различной крупности: толщина нижнего слоя, находящегося в контакте с водоносной породой, - 0,1 м, двух остальных - по 0,15 м. Зерна каждого верхнего слоя фильтра должны быть в 6-8 раз крупнее зерен нижнего.
Если водоносный пласт сильно разжижен (плывун), а приток воды обильный, устраивают дощатое дно со щелями или просверленными отверстиями. Фильтр из щебня или гравия в этом, случае насыпают сверху на доски.
Оголовок колодца должен возвышаться на 0,6-0,8 м над уровнем земли. Вокруг колодца необходимо сделать глиняный замок шириной 0.5 м и глубиной 1 -1.5 м и желательно железобетонную отмостку, что предохранит колодец от стекания в него грязной воды с поверхности земли.
Крепление шахты колодца делают из дерева, бетона, железобетона, кирпича и естественного камня. Выполнить крепление можно тремя способами: возведением крепления со дна готовой шахты (при опасности обвалов грунта эту работу необходимо производить только с временным креплением стенок шахты), наращиванием крепления сверху (опускное крепление), наращиванием снизу.
Техника безопасности при рытье колодца
Если вы взялись рыть колодец, отнеситесь серьезно к технике безопасности. Вот ее основные требования.
Шахту колодца надо оградить поставленными на ребро досками на расстоянии 0,4-0,7 м от края, а площадку освободить на 2-3 м от устья шахты, чтобы в нее не могло скатиться что-нибудь тяжелое.
Перед началом работ испытанием на разрыв должна быть проверена прочность каната для подъема бадьи с грунтом.
Канат следует привязывать наглухо к бадье; при глубине более 6 м к бадье необходимо привязывать второй предохранительный канат (работа с отнимающейся бадьей крайне опасна!)
Для рытья глубоких колодцев использовать вороты с вертикальным валом, для неглубоких (4-6 м) возможно применение горизонтальных воротов; вороты должны иметь зубчатый останов и канатный тормоз.
При использовании механических подъемников с электрическими и другими двигателями в приводе применять только червячные редукторы, обладающие эффектом самоторможения (вращение возможно только от червяка к червячному колесу). На первичный вал червячного редуктора, несмотря на его способность к самоторможению, необходимо все же установить тормоз для уменьшения инерционного выбега механизма.
Производить ежедневный осмотр всех подъемных приспособлений (лебедки, ворота, каната, крюка, бадьи и т. д.) перед началом работы, в обеденный перерыв и вечером.
Оповещать работающих внизу о подъеме из шахты и об опускании в шахту различных предметов.
При интенсивном притоке в шахту вредных для здоровья газов осуществлять постоянное вентилирование с помощью вентилятора или горящей печки, установленной на поверхности, поддувало которой соединить трубой с низом шахты.
Каждое утро и после перерывов в работе перед спуском человека в шахту проверять в ней качество воздуха с помощью горящей свечи: если свеча гаснет - провентилировать шахту и проверить вторично качество воздуха.
При углублении колодца незащищенная креплением часть шахты должны составлять не более 1 м по высоте.
Не допускать за стенками крепления значительных пустот и каверн, которые могли, бы вызвать подвижку и обвал грунта и разрушение крепления.
Простейший вариант, предусмотренный СНиП – выгребная яма без дна из бетонных колец.
