ТРУБЧАТЫЕ КОЛОДЦЫ
Существуют забивные, или абиссинские, глубокие трубчатые колодцы и колодцы из готовых асбестоцементных труб.
Абиссинские колодцы сооружают при наличии неглубоко расположенных вод, если грунт не содержит гальки, щебня и других твердых составляющих. Диаметр колодцев 30—100 мм (рис. 1-5-5). Состоит из фильтра с привинченным наконечником в форме пирамиды и водоподъемной трубы с насосом. Водоподъемная труба может быть собрана из отдельных звеньев, скрепленных муфтами.
Фильтр, чаще всего сетчатый, вводят непосредственно в водоносный пласт. Он состоит из двух частей. Сердечником фильтра является труба, в которой сверлят много отверстий в шахматном порядке, диаметром 15— 25 мм. Трубу лучше брать оцинкованную. Ржавчина тогда возникает лишь в местах сверлений. Сверху сердечника надевают сетку из латуни или меди, закрепив ее обрезками проволоки. Стальная сетка быстро ржавеет. Ячейки сетки должны быть такого размера, чтобы они не пропускали крупных и средних частиц грунта водоносного пласта. Нельзя выбирать сетки и с очень мелкими ячейками, так как их сразу залепит грунт. Сетка не должна прилегать к трубе. Это может уменьшить пропускную способность отверстий. Поэтому под фильтрующую наружную сетку подкладывают сетку с гораздо более крупными ячейками или обматывают трубу проволокой из цветного металла диаметром в сечении 2—3 мм и с шагом 15—20 мм. После первой откачки воды из колодца в ней бывает множество мелких частиц песка. В дальнейшем в ближайших к фильтру слоях песка не останется мелких частиц, и эти слои станут дополнительным естественным фильтром. Сетчатые фильтры успешнее функционируют в крупно- и среднезернистых водоносных песках. В мелкозернистых песках эти фильтры быстро забиваются. Приходится вытягивать все устройство колодца и очищать фильтр, поэтому поперечный размер наконечника должен превосходить в сечении диаметр фильтра. Наконечник и корпус обратного клапана предохраняют фильтр при забивании и извлечении из грунта.
В верхней части фильтра устанавливают шаровой обратный клапан, который сохраняет воду во всех звеньях водоподводящей трубы до самого насоса.
В абиссинских колодцах используют ручные поршневые насосы типа БКФ-4, НРЗ, «Дон», «Урал», «НРП-50», «Поток» и др.
Для сооружения колодца роют шурф размером 0,8х0,8х1,0 м. В его центре вертикально по отвесу ставят трубу с фильтрующей сеткой и наконечником, засыпают шурф грунтом и утрамбовывают. На трубе на расстоянии 1 м от фильтрующей сетки укрепляют стальной хомут. Выше него на трубу надевают чугунную бабу. На расстоянии 1 м от первого хомута вверх монтируют второй хомут с двумя блоками. Через блоки перекидывают веревки и крепят к бабе (рис. 1-5-5). Бабу поднимают веревками с двух сторон и отпускают. Падая, баба ударяет по нижнему хомуту и забивает трубу. Для большего ускорения при опускании бабы трубу смазывают. По мере заглубления трубы хомуты перемещают вверх. Забивку завершают, как только фильтрующая сетка погрузится в водоносный пласт. После этого воду откачивают до тех пор, пока она не посветлеет и в ней не будет песка.
Забивку можно упростить. Для этого у врытой в шурф трубы ставят стремянку. Поднявшись на нее с кувалдой, вставляют в трубу стальной грибок для предохранения наружной резьбы от повреждения. Ударяют кувалдой по шляпке грибка, стараясь не раскачивать трубу. Вместо грибка можно применять муфту. Испорченную грибком резьбу на трубе подправляют соответствующей плашкой или стачивают напильником.
Для сооружения глубоких трубчатых колодцев (рис. 1-5-6) бурят скважины. В санитарном отношении трубчатые колодцы надежнее шахтных, однако для их постройки нужны тренога (рис. 1-5-7), специальные инструменты, трубы. Состоит такой колодец из ствола, стенки которого укреплены колоннами обсадных труб, водоприемной части и насоса. Между обсадкой и надфильтровой трубами введен сальник.
К устью трубы подсоединен насос. Диаметр колонны труб зависит от размеров подсоеди- нительных элементов насосов (табл. 1.5.1). Самодельные колодцы строят чаще всего ударно-вращательным методом. Скважины глубиной до 20 м бурят без треноги. Для ручного бурения используют деревянную (бревна диаметром 15—18 мм) или стальную (трубы диаметром 60—80 мм) треногу высотой 4—5 м (рис. 1-5-7).
Под треногу подвешивают блок, через который перекидывают веревку или стальной канат. Один конец каната прикрепляют к штангам с инструментом, а второй — к вороту или лебедке, с помощью которых поднимают инструмент из скважины.
В зависимости от вида грунта используют разные типы бурового инструмента. Для пластичных пород (песка, песка с глиной или мелким гравием) применяют буровые ложки. Ложка (рис. 1-5-8а) представляет собой полый стальной цилиндр с продольной прорезью, один край которой заострен. Низ ложки выполнен в форме винта с ножевыми кромками или просто заточен. Ось внутренней полости ложки несколько смещена по отношению к ее наружному диаметру, поэтому, вращаясь, ложка образует скважину, большую, чем диаметр ложки. Обсадные трубы, следующие за ложкой, легко погружаются в грунт. Ложку изготавливают из стального листа или стальной трубы с диаметром, позволяющим вставлять ложку в обсадную трубу. Длина ложки — 0,7—0, 8 м. Внедряясь при вращении в породу, ложка удерживает ее в своей внутренней полости. Периодически после углубления на 0,25—0, 45 м инструмент извлекают из скважины и удаляют накопившийся грунт.
Змеевиковый бур, или змеевик, используют для бурения глинистых пород. Он имеет несколько спиральных витков, заканчивающихся внизу лезвием (рис. 1-5-86). Шаг спирали равен диаметру змеевика. Диаметр змеевика, как и буровой ложки, зависит от диаметра обсадной трубы. Длина змеевика такая же, как и у ложки. При вращении змеевик ввинчивается в породу, которая остается на его лопастях. Как только змеевик углубится на свою длину, его вытягивают на поверхность и счищают породу.
Для изготовления змеевика можно применять рыболовной ледовый бур и части шнеков сельскохозяйственных машин.
Для бурения твердых пород типа песчаников и известняков применяют долота разнообразной формы (рис. 1—5—8в,г): пирамидальной, плоской, двутавровой, крестовой и т. п. Для проходки скважины породу пробивают долотом. Конструкция долота (цельная и составная) зависит от твердости породы.
При бурении сухой породы, которая не застревает в ложке или змеевике, в скважину наливают воду. Вращают штанги с инструментом со средней скоростью 10—12 об/мин, причем змеевик через каждые несколько оборотов следует приподнимать штангами и опускать, иначе он, как штопор, ввинтится в породу и его невозможно будет вытащить для очистки. Желонкой (рис. 1-5-8д) удаляют из скважины грязь, осколки камня, размельченные долотом, рыхлые породы, разжиженные водой, которые не удерживаются в буровой ложке и на змеевике. Желонка представляет собой пустотелый цилиндр длиной 2—3 м, заканчивающийся башмаком с режущей кромкой. Диаметр башмака, превосходит наружный диаметр желонки на 4—7 мм для облегчения спуска цилиндра. Снизу желонка снабжена плоским или шариковым клапаном. При внедрении башмака в породу клапан открывается и порода наполняет желонку. Чем больше высота в скважине, с которой упадет желонка, тем интенсивнее будет ее наполнение. Удобнее всего сделать желонку из обрезка подходящей стальной трубы.
Все буровые инструменты имеют резьбовую головку для соединения с крайней штангой. Сами штанги должны обладать большой прочностью, так как на них действуют сжатие, растяжение, скручивание, меняющиеся по величине и направлению.
Для бурения скважин глубиной до 25 м с диаметром до 30—60 мм пригодны водогазопроводные трубы. Так как длина штанг составляет 1—3 м, водогазопроводные трубы необходимо разрезать и по концам добавлять резьбу. Штанги соединяют между собой в колонну специальными стальными муфтами, длина которых не менее двух диаметров трубы. Кроме пустотелых стальных штанг применяют сплошные (так называемые ударные) штанги. Они увеличивают массу инструмента и эффективны при ударном бурении долотами.
Вместо стальных иногда используют деревянные штанги из дуба, лиственницы, ольхи и других устойчивых к воде пород деревьев. Деревянные штанги представляют собой прямые бревна диаметром 25—50 мм. Их соединяют между собой замками, состоящими из двух стальных полуцилиндров, состыкованных днищами. Бревна забивают в замки и крепят шурупами или сквозными болтами с гайками. В другом случае каждый полуцилиндр замка вначале напрессовывают на отдельное бревно и уже после этого забивают свободные концы бревен и свободные полуцилиндры замков. Предел прочности на кручение у деревянных штанг ниже, чем у стальных, поэтому их используют в основном для ударного бурения.
Для вращения штанг инструментом в скважине служат хомуты со стальными рукоятками. Хомут крепят на верхней штанге колонны и вращают вдвоем. Чтобы при повороте штанг не закручивался канат, на котором штанги подвешены к треноге, применяют вертлюг с шарниром для вращения. Таким образом, верхнюю штангу через муфту соединяют с вертлюгом, стальную вращающуюся петлю которого и навешивают на крюк.
Первый этап бурения называется забуриванием. На этом этапе важно заложить скважину строго вертикально. Если инструмент и штанги подвешены на треноге, то вертикальность обеспечена самим методом бурения. При отсутствии треноги два человека должны вращать штангу, а третий проверять ее вертикальность по отвесу.
После углубления скважины на 2—4 м ее укрепляют обсадной трубой. Внизу она завершается башмаком с режущими кромками диаметром, немного превышающим наружный диаметр трубы, что облегчает ее опускание. Обсадную трубу вращают хомутом с рукоятками или забивают. Труба защищает скважину от попадания в нее грязной воды с поверхности и из верхних пластов грунтовых вод (верховодки). Обсадные трубы, как правило, стальные. Отдельные их отрезки длиной 2—4 м соединяют между собой в колонны муфтами или сваркой. По мере углубления скважины стенки ее крепят колонной обсадных труб, вставленных внутрь первой трубы. В глубоких колодцах, когда из-за трения колонны о стенки скважины опускать трубы становится трудно, внутрь очередной колонны вводят следующую, меньшего диаметра.
Бурение ведут внутри обсадных труб. Инструмент опускают в скважину, бурят, вынимают, очищают от породы, вновь опускают в скважину и т. д. При этом колонну штанг свинчивают и развинчивают, разделяя ее на секции, в каждую из которых входит две-три штанги. Отвинченная секция должна находиться в вертикальном положении во избежание изгиба. Остальные секции продолжают висеть в скважине, опираясь муфтой на подкладную вилку.
При ударном бурении твердых пород долотами, когда инструмент поднимают на 1—1,5 м и вновь сбрасывают, над скважиной устанавливают балансир — коромысло в виде деревянного бруса. Приводят его в действие рукой или ногой, штанги к балансиру подвешивают через вертлюг, так как после каждого удара долото следует повернуть хомутом примерно на 15—30°. В этом случае скважина получается круглой. По мере углубления скважины и наращивания штанг хомут переставляют повыше.
Для трубчатых колодцев лучше всего применять сетчатые фильтры, которые можно опустить в водоносный пласт на водоподъемных трубах, доходящих до устья колодца. Если в качестве водоподъемной трубы служит обсадная, то фильтр опускают на штангах.
Нижний конец колонны штанг соединен с верхним торцом фильтра штыковой муфтой. Достаточно повернуть колонну, и она своим нижним торцом выйдет из зацепления с фильтром. Но перед этим необходимо поднять обсадную трубу лебедкой на такую высоту, чтобы фильтр в водоносном пласте обнажился.
Между фильтром и обсадной трубой (если она служит водоподъемной) укрепляют сальник в виде резиновой манжеты или сальниковой набивки (ГОСТ 5152-84). Сальник надевают или им обматывают надфильтровую трубу до того, как опустить ее в водоподъемную. Его размещают между двумя кольцами: нижним, неподвижным, приваренным к трубе, и верхним, подвижным, над сальником. После погружения фильтра в водоносный пласт, вращением штанг наворачивают штыковую муфту на надфильтровую трубу до тех пор, пока подвижное кольцо не расплющит сальник. Путь для проникновения воды между трубами будет перекрыт.
Часть центральных обсадных труб (если они не водоподъемные) можно поднять из скважины. Защитную обсадную трубу закрепляют цементным раствором, создавая одновременно и площадку вокруг насоса, монтируемого в устье центральной обсадной трубы. Для трубчатых колодцев применяют также насосы типа «Родничок», «Ручеек», «Удалец» и др. Их опускают в трубу до погружения в воду. Если трубы малого диаметра и корпус насоса в них не проходит, используют глубинные плунжерные насосы типа НГ-1, которые также погружают в воду на глубину до 30 м при производительности 15 л/мин. Для труб малого диаметра применяют воздушные подъемники (эрлифты).
Насосы откачивают воду до осветления. Качество воды проверяют в лаборатории санэпидемстанции.
Волков В. А., Сантехника: как все устроено и как все починить: справочник. — М.: Астрель : ACT, 2006