Системы водоснабжения на усадебном участке

СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА УСАДЕБНОМ УЧАСТКЕ

Шахтные колодцы

Шахтный колодец служит для забора подземных вод на глубине залегания водоносного горизонта до 30 метров. Он состоит из ствола, водоприемной части и оголовка - верхней надземной части шахты. Стволы колодезных шахт могут быть круглыми, прямоугольными, с поперечным размером в пределах 1-1,5 м, который определяется в основном удобством при производстве работ. Стенки шахты крепят обычно деревом, бутовым камнем, кирпичом или бетоном.

Для того, чтобы построить колодец, необходимо вырыть шахту, удаляя грунт ручным или механизированным способом и соорудить ствол. Способы устройства колодцев зависят от их глубины и состояния грунта. Когда водоносные слои расположены на большой глубине, технология устройства колодца усложняется, так как приходится рыть и поднимать на поверхность большое количество грунта. Работа усложняется из-за насыщенности грунта водой. Существует множество технологий устройства ствола шахтного колодца.

Самый простой способ устройства колодцев применяют в плотных грунтах. Шахту отрывают на всю глубину, после чего сооружают ствол в виде сруба, каменного, кирпичного или бетонного вертикального канала. Для того, чтобы стены шахты не осыпались, их устраивают с откосами или укрепляют щитами деревянной опалубки. Для того чтобы снизить давление на стенки шахты вырытый грунт удаляют на расстояние не менее 10-15 метров. Конечно, такой колодец можно установить только при небольшой глубине залегания водоносных грунтов, так как вырыть шахту большой глубины и добиться того, чтобы стенки ее не осыпались, практически невозможно.

Поэтому в современных условиях чаще всего применяют наиболее безопасный опускной способ устройства колодца. При таком способе исключена вероятность присыпки грунтом работающего в шахте человека, так как конструкция ствола надежно защищает стенки от обвала. Наращиваемый ствол опускается под своей тяжестью по мере удаления из-под него грунта. Для опускающего ствола применяют наращиваемые венцы сруба или железобетонные кольца, диаметр которых позволяет работать внутри шахты.

Начинают рытье колодца с разработки котлована на нужную глубину, дно выравнивают и строго горизонтально устанавливают первый венец сруба или железобетонное кольцо. Нижний венец сруба делают несколько большим по периметру, чтобы опускающийся ствол не застревал, соприкасаясь со стенками шахты.

После того, как ствол шахты будет выведен на уровень планировки, над колодцем устанавливают временную П-образную опору или треногу с лебедкой для подъема грунта из шахты. Все пазы между венцами сруба или отдельными кольцами заполняют жирной мятой глиной, уплотняя ее, чтобы исключить просачивание воды в процессе заглубления ствола. Зазоры между железобетонными кольцами лучше заполнять цементным раствором. Собранный сруб укрепляют с внутренней стороны толстыми досками, прибивая их в углах к каждому бревну длинными гвоздями. Такое укрепление не позволяет срубу разорваться во время опускания вдоль вырытой шахты.

Грунт под стенками ствола удаляют лопатами, для чего один человек опускается в колодец. Учитывая, что при подъеме грунта человек остается внизу, тара для грунта и подъемные канаты должны быть испытаны на прочность с трехкратной перегрузкой.

По мере опускания сруба может произойти его защемление осыпающимся грунтом шахты. Чтобы этого не случилось сруб, лучше опускать по специальным направляющим (рис.1).

Рис.1. Устройство для опускания сруба по шахте колодца:

1 - угловые направляющие; 2 - дополнительная направляющая; 3 - бревна; 4 - колья

С наружных сторон сруба по его углам крепят толстые доски, забивая гвозди в каждый венец. Для надежности крепления сруба по каждой его стороне ставят дополнительные средние направляющие. Все это придает конструкции дополнительную жесткость, так необходимую при опускании. После этого вокруг сруба кладут толстые бревна, которые должны прилегать к направляющим вплотную. В углы, образуемые бревнами, забивают длинные прочные колья. Благодаря такой конструкции сруб опускается строго вертикально. После окончания установки ствола колодца направляющие остаются в грунте. Ствол из железобетонных колец не требует таких сложных приспособлений, поэтому его сооружение всегда предпочтительнее. Кроме того, железобетонные кольца не подвержены гниению, что увеличивает долговечность колодца и отпадает необходимость периодической замены подгнивших венцов сруба - задача очень тяжелая и трудоемкая. Такие колодцы часто называют трубными, так как ствол имеет в поперечнике круглую форму. В отличие от деревянных такие колодцы практически непроницаемы для верховодки (при условии правильной заделки стыков между кольцами). Их гладкие стены легко очищать от слизи и зеленых налетов - постоянных спутников колодцев. Поэтому гигиенические свойства колодцев с железобетонным стволом намного выше, чем у деревянных. Если в процессе работы ствол колодца перестал опускаться, натолкнувшись на камень или другое препятствие, то его следует удалить. Если ствол и после этого не опускается, рабочего поднимают, верхнее кольцо накрывают деревянными щитами и нагружают грунтом до тех пор, пока ствол не опустится.

Особое внимание следует уделить безопасности работающего внизу. Для этого в шахту ствола должна быть постоянно опущена лестница и канат, нижний конец которого обвязывают вокруг талии работающего. Наверху постоянно должны находиться люди, которые всегда готовы прийти на помощь. Особую опасность представляет загазованность шахты, которая может привести к нехватке кислорода и потере сознания работающего в шахте. Загазованность проверяют перед каждым спуском работающего, для чего опускают на проволоке или прочном шнуре зажженную свечу. Если свеча при опускании гаснет или изменит степень свечения пламени - в колодце есть газ, который немедленно следует удалить. Газ удаляют вентилятором, пустой бадьей, закрытой рогожей, и другими методами, которые человечество изобрело за все годы своего существования. Самый простой и надежный способ заключается в использовании естественной тяги переносной металлической печи. Для этого сверху у шахты колодца устанавливают металлическую печь (рис.2), в качестве которой можно использовать обыкновенную бочку.

Рис.2. Вариант вентиляции шахты колодца с помощью переносной печи:

1 - шахта колодца; 2 - вентиляционная труба; 3 - переносная печь

К поддувалу печи присоединяют вентиляционную трубу, нижний конец которой опускают в колодец. При топке печи естественная тяга удаляет со дна колодца скопившиеся газы. Если в шахте колодца обнаружен газ, то работать можно только при зажженной печи.

После сооружения ствола колодца дно устилают фильтрующей песчано-гравийной смесью. Если поступление воды происходит через стены шахты, то в нижней части ее ствола проделывают специальные щели.

Независимо от конструктивного исполнения ствол поднимают на 1-1,2 м над уровнем планировки и облагораживают. Для этого над шахтой колодца сооружают надстройки в виде сруба или навес. При творческом подходе такая надстройка может не только защитить шахту от атмосферных воздействий и обеспечить удобство эксплуатации, но и выполнить роль архитектурного акцента застройки, повышая ее выразительность. Мощение территории вокруг колодца не только защитит шахту от попадания ливневых вод, но придаст декоративные свойства окружающему пространству. Источник воды всегда хорошо сочетается с камнями и цветами. Различные варианты таких композиций могут привести к необычным оригинальным решениям, особенно когда задуманы в комплексе с различными функциональными зонами усадьбы.

Буровые колодцы

Конструкция скважины должна быть максимально простой и удобной для эксплуатации. Как правило, проектированием и строительством буровых трубчатых колодцев занимаются специализированные организации при наличии разрешения районной санэпидемстанции. Для этого требуется специальное оборудование, которого не может быть в распоряжении застройщика. Буровой колодец представляет собой скважину, направленную перпендикулярно направлению потока подземных вод. Стенки скважины закреплены обсадными металлическими, а при неглубоких скважинах - керамическими или асбестоцементными трубами. Лучшим вариантом считается использование для обсадной трубы бесшовных горячекатанных труб. Внутренний диаметр обсадной трубы выбирают в зависимости от типа водоподъемного оборудования, в качестве которого могут служить простые колонки или один из типов насосов, выпускаемых современной промышленностью. Но в любом случае этот диаметр не может быть меньше 120 мм. Верхняя часть скважины называемая устьем колодца, должна быть защищена от загрязнений устройством оголовка, который одновременно служит и для монтажа водоподъемного оборудования. Оголовок трубчатого колодца должен быть выше поверхности земли на 0,8-1,0 м, герметично закрыт крышкой, которую в любой нужный момент можно открыть. Шахту колодца оборудуют вентиляционной трубой высотой не менее 2 метров от поверхности земли. Вокруг оголовка выполняют отмостку из камня, кирпича, бетона или асфальта радиусом не менее двух метров с уклоном в сторону водоотводного лотка.

По мере заглубления скважины диаметр обсадных труб уменьшают, концентрические зазоры между обсадными трубами заделывают (тампонируют) цементным раствором. Для этого применяют тампонажный портландцемент с началом схватывания не ранее чем через два часа и концом схватывания не позднее десяти часов. В скальных грунтах подобного крепления стенок скважины не требуется.

При оборудовании буровых колодцев должно использовать материалы, разрешенные органами санэпиднадзора. Так, при устройстве фильтра его материал должен быть устойчив к химической коррозии, обладать механической прочностью и в процессе эксплуатации колодца не должен забиваться песком. Минимальный внутренний диаметр фильтра должен быть не менее 100 мм. Тип фильтра и его конструкция выбирают в зависимости от водоносной породы на участке. Если грунт представляет собой неустойчивую породу (полускальную, щебенистую, галечниковую) с преобладанием частиц от 2 до 10 см, то применяют трубчатые фильтры с круглой или щелевой перфорацией. При гравийном грунте, гравелистом и крупном песке с частицами от 1 до 10 мм водоприемную поверхность выполняют из проволочной обмотки из нержавеющей стали или из штампованного стального листа. В песчаных грунтах с частицами размером от 0,25 до 0,5 мм используют трубчатые фильтры из сетки гладкого или галунного плетения, а также с однослойной гравийной обсыпкой. Трубчатые стальные фильтры применяют при любой глубине скважины.

Традиционная технология устройства глубоких скважин имеет несколько недостатков. Стальные обсадные трубы под действие воды корродируют и разрушаются со временем. Ржавчина попадает в питьевую воду, снижая ее качество. В результате коррозии труб в их стенках появляются отверстия, и существует реальная угроза попадания в скважину воды из некачественных верхних горизонтов и смешивание ее с питьевой водой. В результате в скважине может оказаться вода из очистных сооружений соседа. Кроме того, поток воды из верхних горизонтов может принести с собой песок и частицы глины, заиливая скважину. По этим причинам гарантийный срок работы скважин глубокого бурения составляет всего 5 лет.

Современные технологии внесли коррективы и в эту область, предусмотрев вышеперечисленные недостатки и обеспечив длительную эксплуатацию скважины. Бурение ведут в несколько этапов (рис.3).

Рис.3. Бурение артезианских скважин по новым технологиям:

1 - подача воды потребителю; 2 - оголовок с вентилем; 3 - обсадная металлическая колонна диаметром 168 мм; 4 - насос; 5 - пластиковая колонна диаметром 123 мм; 6 - металлическая обсадная колонна диаметром 168 мм; 7 - пластиковая колонна диаметром 125 мм; 8 - фильтр; А - водоносный горизонт (песок обводненный); Б - водоносный горизонт (песок сухой); В - водоносный горизонт (песок обводненный); Г - суглинок (водоупор); Д - водоносный горизонт (песок обводненный); Е - юрская глина (водоупор); Ж - водоносный горизонт (известняк обводненный)

На первом этапе бурят песчано-глинистые отложения до известняка и опускают металлическую обсадную колонну из труб с фильтрационной частью. Бурение известняка до вскрытия водоносного горизонта ведут уже меньшим диаметром. После этого на всю глубину скважины вставляют пластиковую колонну, в которой вода под пластовым давлением поднимается на определенный статический уровень. Вокруг пластиковой трубы на 5-10 м выше фильтрационной части насыпают калиброванный кварцевый гравий диаметром 1,2-2,0 мм, который не препятствует прохождению воды в эксплуатационную колонну. Этот слой служит дополнительным фильтром для механических примесей. На слой гравия насыпают гранулы сухой глины, которые, увеличиваясь в объеме под действием влаги, создают "глиняный замок", препятствующий водам верхнего горизонта проникнуть в эксплуатационный горизонт. Гарантия безупречной эксплуатации такой скважины дается на 30 лет.