какие есть достоинства мелкотрубчатого колодца

Виды колодцев

1. трубчатые,
2. шахтные.

Установка насоса

После окончания работ по бурению скважины трубчатый колодец нужно оборудовать насосом. В нижней части насоса закрепляют всасывающую трубу и фильтр около четырех метров длиной. Зазор между насосом и стенками обсадной трубы заполняют намоткой и опускают. Водозаборная труба и насос должны быть как минимум опущенными на один метр в воду, чтобы при выкачке источник быстро не обмелел. Самые нижние обсадные трубы должны перекрывать фильтр на высоту до двух метров.

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 подземных вод;
— ухудшение качества воды из-за застаивания и увеличения, таким образом, минеральных составляющих;
— расхождение швов между кольцами, в результате брака в работе.

Трубчатые колодцы

Трубчатые колодцы получили свое название по способу крепления их стенок обсадными трубами. Простейшие абиссинские или нортоновские. Название свое абиссинские получили потому, что они впервые начали применяться во время похода англичан в Абиссинию в 1867—1868 гг.

Устраиваются эти колодцы преимущественно для временных нужд в условиях неглубокого залегания водоносных слоев. Наиболее благоприятной водоносной породой для устройства этого типа является рыхлый песок. Сооружаются они путем забивки или ввинчивания в грунт до водоносного слоя железных колодезных труб диаметром 25—50 мм, нижний конец которых снабжается острием или винтовым наконечником

Нижняя труба делается дырчатой и обтягивается густой металлической сеткой (фильтр) с целью предохранения от засорения песком и илом. В верхней части нижней трубы помещается всасывающий шаровой клапан (рис. 1).

 

Забивка труб производится при помощи специальных козел и бабы, ударами которой о хомут, укрепляемый на колодезных трубах, последние осаживаются в грунт до водоносного слоя. Применяются также механически забивные устройства, смонтированные на специальных тележках с конной или моторной тягой. Для подъема воды на устье его устанавливается насосная колонка (рис. 1).

 

Главнейшие достоинства абиссинских колодцев — легкость и быстрота сооружения; недостатки — быстрая васоряемость фильтра, чистка которого связана с необходимостью извлечения, и невозможность отбора грунтов проходимых пород, в том числе и водоносной, вскрытие которой носит случайный характер.

Глубокие трубчатые колодцы

Глубокие трубчатые колодцы устраиваются при помощи бурения скважин. Стенки скважины закрепляются несколькими рядами (колоннами) железных обсадных труб. Нижняя часть трубчатого бурового колодца в пределах водоносного слоя снабжается фильтром (рис. 2) — короткой колонкой из дырчатых труб, снаружи окруженной металлической сеткой или засыпкой из гравия.

 

Длина фильтровых труб делается с расчетом захватить по возможности всю мощность водоносного слоя. К верхнему концу фильтровых труб присоединяется патрубок длиной не менее 1 м, входящий в обсадную трубу; к нижнему концу — глухой патрубок длиной 1—2 м (который желательно погрузить в водонепроницаемый слой) с глухим дном, образующий «силос» или камеру для скопления мелкого песка и ила, проникающих через фильтр в начале работы. (рис. 2).

После спуска фильтра на место последняя обсадная колонна приподнимается с таким расчетом, чтобы нижний конец ее оказался выше отверстий фильтра. Кольцевой зазор между обсадной трубой и патрубком фильтра заполняется резиновым кольцом или набивкой из просмоленной пакли. Диаметр фильтровых труб d (в см) определяется из соотношения

d = Q / π h ν
где Q — дебит колодца, в cм3/ск, h — длина дырчатой части фильтра в см, ν — скорость поступления воды в колодец в см/ск, которая берется в зависимости от величины зерен песка (табл. 1).

Табл. l. Соотношение величины зерен песка и скорости поступления воды.

Количество %	Величина зерен песка, мм	Скорость ν, см/ск
60	Меньше 1	0,2
40	Меньше 0,5	0,1
40	Меньше 0,25	0,05

Площадь всех отверстий F (в см2) фильтровых труб определяется из соотношения где Q и v имеют прежние обозначения; величина. v берется из табл. 1. Круглые отверстия просверливаются в фильтровых трубах в шахматном порядке при расстоянии межху центрами по окружности трубы 20—40 мм, а вдоль трубы 20— 30 мм. Диаметр отверстий делают от 15 до 20 мм. Отверстие по рис. 3 берутся следующих размеров (табл. 2).

 

Материалы и фильтры

Строится трубчатый колодец для воды с разрешения органов санэпиднадзора, и именно они и дают разрешение на использование тех или иных материалов в закладке скважины. Фильтр должен быть максимально прочным, не поддаваться коррозии и механическим повреждениям, не забиваться песком и илом. Это устройство должно защищать стенки скважины от обвала и не пропускать грунт и другой мусор в грунтовые воды.

Форму и тип фильтра выбирают, отталкиваясь от свойства грунта. Например:

Если грунт скальный, содержит гальку или щебень от двух до десяти сантиметров, можно использовать фильтры трубчатой формы с перфорацией в виде щели или кружков.

Для крупно-песчаного грунта с мелким гравием от одного до десяти миллиметров водоприемная часть фильтра делается из обмотки нержавеющей проволоки или стального листа.

Если земля мягкая, песчаная, применяется фильтр трубчатой формы из сетки галунного плетения с гравийной обсыпкой. Они позволяют задерживать инородные элементы размером до 0,5 миллиметра.

Фильтры для воды

Фильтры с незащищенными крупными отверстиями применяются в гравелистых, галечных породах, а также в твердых,(известняки, гранит и т. п.). В последнем случае иногда обходятся и без фильтровых дырчатых труб, оставляя стенки пробуренной скважины незакрепленными. В песчаных грунтах с величиной зерен мельче 2 мм применяются фильтры с защитными приспособлениями, препятствующими выносу в колодец мелких частиц водоносной породы, — фильтры с сеткой или с засыпкой из гравия. В сетчатых фильтрах (рис. 2) дырчатая труба обтягивается луженой сеткой из тонкой медной проволоки.

Табл. 2. Размеры отверстий в стенках труб (в мм).

Ширина щели bs	Высота щели h	Размер h	Размер hs
2	20	6	25
2,5	20	7	25
3	20	7,5	25
3,5	25	8	30
4	25	9	30
4,5	30	10	37
5	30	11	37
5,5	30	12	37
6	35	13	43
7	35	15	43
8	40	16	50
10	40	30	55

Для использования всей фильтрующей поверхности сетки последняя не накладывается непосредственно на стенки трубы, а укрепляется к оцинкованным проволокам диаметром 3—6 мм, припаиваемым к трубе на расстоянии в 15— 25 мм. Пустоту сетки выбирают обычно так, чтобы через сетку просеивалось 40—60% песка (по весу) водоносного слоя. В зависимости от крупности зерен водоносной породы применяются сетки различного плетения:

1. сетки квадратного плетения (рис. 4), применяющиеся при крупном песке и гравии или в качестве подкладок для более мелких сеток;
2. сетки киперного плетения (рис. 5) — для мелкозернистых и среднезернистых песков,
3. сетки галунного плетения или репсовые (рис. 6), употребляющиеся в мелкозернистых грунтах.

 

При очень мелкозернистом плывучем песке применяют гравелистые фильтры, в которых дырчатая труба окружена одним или несколькими слоями гравия. При многослойной засыпке крупность гравелистого материала увеличивается от породы к стенкам фильтровой трубы, причем размер зерен каждого следующего слоя засыпки должно быть в 4—5 раз больше зерен предыдущего. По этому же принципу делаются корзинчатые, или карманные, фильтры, в которых к дырчатой трубе прикрепляется ряд конических железных листов с засыпкой фильтрующим материалом различной крупности (рис. 7).

 

Конструкция

После грамотного изучения особенностей грунта можно начинать сооружать трубчатый колодец, устройство которого и метод бурения полностью зависят от предполагаемой глубины прохождения воды и подвижности пластов земли. При бурении может использоваться:

• бур;
• долото;
• коронка.

Сначала приступают к бурению скважины до первого появления воды, чтобы установить обсадную трубу. Устройства, отвечающие за забор воды, снабжены перфорацией и фильтром. Подобные виды колодцев лучше делать подальше от септиков, мусорных и выгребных ям.

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

Минусы

Есть и несколько недостатков:

1. Нет возможности добывать грунтовые воды.
2. Не рекомендуется регулярно пользоваться скважиной, увеличивается риск затопления источника.
3. Нужно выбирать правильное время для бурения. В противном случае источник может обмелеть.

Если планируется установить неглубокий трубчатый колодец, его можно соорудить самостоятельно.

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.

Преимущества

Трубчатый колодец имеет много плюсов, что заставляет многих обустроить его возле своего дома. Например:

1. Вода всегда остается чистой, потому что конструкция скважины не позволяет стороннему мусору попасть внутрь.
2. Его можно разместить возле дома, на садовом участке.
3. Идеальный источник питьевой воды.
4. Добывать воду можно, независимо от того, на какой глубине находится первый горизонт воды.

Подъем воды

Подъем воды из трубчатого колодца может роизводиться или непосредственно через последнюю обсадную колонну или через специальную всасывающую колонну труб, опускаемую в скважину ниже самого низкого динамического уровня по крайней мере на 1 м во избежание периодич. засасывания через нее воздуха. Верхняя часть трубчатого колодца — его устье — оборудуется оголовком (рис. 8), предохраняющим его от загрязнения. К оголовку присоединяется труба для отвода воды из колодцев с задвижкой для его включения. Через оголовок пропускаются трубки малого диаметра, опускаемые на глубину всасывающей трубы для наблюдения за уровнем воды и отбора проб воды.

 

Оголовок устанавливается или на поверхности земли или помещается в особой, легко доступной шахте, закрытой сверху люком. Колодец поступает в эксплоатацию после производства так называемой строительной откачки с производительностью, несколько превышающей будущий эксплоатационный расход.

Диаметры трубчатых буровых колодцев колеблются в довольно широких пределах.

Встречаются колодцы с диаметром 100 — 400 мм и более. Наивыгоднейшим в хозяйственном отношении диаметром трубчатых колодцев оказался диаметр в 200—250 мм, при котором сооружение колодец связано с наименьшими затратами и обеспечивается наибольший дебит.

Подъем воды из трубчатых буровых колодцев может производиться четырьмя типами подъемных механизмов:

1. обычными наземными насосами (поршневыми или центробежными),
2. опускными центробежными насосами,
3. штанговыми насосами,
4. пневматичесими водоподъемниками (эрлифтами).

Обычные поверхностные насосы применяются при условии высокого уровня в скважине (не ниже 7—8 м во время откачки). В колодцах с более глубокими уровнями воды применяются центробежные насосы, опускаемые в скважину.

Виды насосов

Эти насосы бывают двух типов:

• а) с мотором, устанавливаемым на поверхности земли, с вертикальным приводным валом, помещающимся внутри нагнетательной трубы (так называемые насосы Фарко),
• б) с мотором, помещаемым непосредственно над (или под) насосом и опускаемым вместе с ним в скважину ( затопленные насосы).

Насосы эти применяются в скважинах диаметром не менее 200 мм. Штанговые насосы применяются для подъема воды из скважин малого диаметра (до 150 мм), преимущественно в глубоких трубчатых с низкими уровнями.

Оборудование простейших штанговых насосов

Оборудование простейших штанговых насосов состоит из

1. насосного цилиндра (рис. 9),
2. всасывающей трубы с приемным клапаном (рис. 10),
3. поршневых штанг,
4. водоподъемных или нагнетательных труб,
5. переходной коробки с сальником и воздушным колпаком,
6. нагнетательной трубы к водоразбору,
7. механизма для качания в виде обыкновенной ручной качалки.

Для подъема воды из глубоких трубчатых колодцев применяется более сложное оборудование насосов одиночного и двойного действия с кривошипно-шатунным механизмом для качания, с механическим приводом от электромоторов, паровых машин, двигателей внутреннего сгорания и пр. В трубчатых колодцев с глубоким уровнем для откачивания болыцих количеств воды находит себе применение пневматический водоподъемник (эрлифт).

 

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.

Главнейшие достоинства глубоких трубчатых колодцев:

1. полная безопасность воды от загрязнения,
2. возможность эксплоатации глубоких водоносных горизонтов, вода которых обладает лучшими качествами по сравнению с водой мелких водоносных слоев, не содержит болезнетворных микроорганизмов и посторонних механических примесей, чиста и в большинстве случаев не требует предварительной очистки,
3. вода глубоких слоев имеет постоянную низкую t°, что особенно важно для многих промышленных и технических производств,
4. постоянство дебита глубоких водоносных горизонтов,
5. возможность одновременной эксплоатации нескольких водоносных слоев.