МЕСТО ДЛЯ КОЛОДЦА

Сегодня, во времена централизованного водоснабжения, строительство колодца многим представляется делом далекого прошлого. Но даже там, где нет никаких хлопот с водой, зачастую можно увидеть колодцы в первозданном виде и более современном. Владельцы их не без основания считают, что своя, колодезная, вода лучше, вкуснее. К тому же колодец служит как бы надежным страховочным фондом, поскольку общая система отнюдь не гарантирована от поломок и связанных с ними перебоев в подаче воды, а со временем, при увеличении числа потребителей, бывает, уже и не справляется с возросшими нагрузками, и качество воды начинает желать намного лучшего. Там же, где централизованные системы отсутствуют, а открытые водоемы далеко, колодец оказывается единственным источником воды.

Принимая решение о строительстве колодца, необходимо определить глубину залегания подземной воды, ее количество и качество, а также характер вышележащих пород. Обычно различные породы (глина, песок и др.) залегают в толще земли пластами. Если пласт способен отдавать воду при вскрытии шахтой, он — водоносный. Подстилает такой пласт водоупорная порода: она не отдает воду и не пропускает ее. Подземная (грунтовая) вода образуется за счет атмосферных осадков. Кроме того, колодцы часто питаются фильтрационной водой, проникающей (фильтрующейся) через толщу грунта из окрестных рек, озер, прудов.

По условиям залегания и гидрогеологическим особенностям принято различать 3 основных вида подземных вод: верховодку, грунтовые и артезианские.

Верховодка, как следует из ее названия, — самая ближняя к поверхности земли вода, располагающаяся на относительно небольшой глубине над водоупорным пластом. Для водоснабжения верховодку обычно не используют и изолируют при проходке колодца, так как она не успевает, просачиваясь через грунт, достаточно очиститься от загрязнений. Запасы воды у верховодки невелики, непостоянны и зависят от количества выпадающих осадков. В местах, где водоупорный слой кончается, верховодка пропадает, стекая в нижележащий, более мощный горизонт. В засушливые периоды и зимой она также обычно исчезает.

Грунтовые — это подземные воды первого от поверхности, постоянно существующего водоносного горизонта. Как и верховодка, они относятся к безнапорным водам, т. е. не имеют избыточного давления и, попав в шахту колодца, устанавливаются на том уровне, на котором находились в породе. При выходе такого пласта на поверхность земли возникают родники с их холодной, чистой и вкусной водой.

Артезианские воды в отличие от верховодки и грунтовых относятся к напорным водам. Они располагаются обычно на сравнительно большой глубине, где оказываются как бы зажатыми, сдавленными между двумя водоупорными слоями. Поэтому при вскрытии такого пласта вода поднимается по скважине, свободно изливается на поверхность земли, а нередко даже фонтанирует.

Место для будущего колодца проще всего выбрать, если неподалеку уже есть действующий колодец. Если же его нет, то лучше обратиться к специалистам, хорошо знакомым с гидрологической обстановкой в данном районе. Косвенные же признаки наличия подземной воды, часто встречающиеся в популярной литературе, к сожалению, нельзя считать абсолютно достоверными. Правда, в одном издании более чем столетней давности приводится довольно верный совет: «В долине или деревне, окруженной возвышениями, в каком бы то месте ни было, найдешь воду. Также можно найти воду на покатости косогора, при подошве коего находится видимый источник».

Имеющиеся в округе открытые водоемы и действующие колодцы позволяют достаточно точно определить глубину залегания грунтовой воды. Если они расположены поблизости от выбранной вами площадки, то достаточно показаний ватерпаса, когда же расстояние значительно, понадобится нивелир или барометр-анероид. Например, цена деления барометра 0,1 мм, что соответствует разнице в высоте 1 м; стало быть, коль скоро на уровне земли существующего колодца барометр показывает давление 745,8 мм, а в точке, где вы собираетесь рыть колодец, 745,3 мм, то 745,8 — 745,3 = 0,5 мм, и значит, вероятнее всего, шахту вам придется рыть на 5 м глубже.

И все же обнаружить водоносный пласт на участке — дело довольно сложное. Есть такие специалисты, которых в шутку называют «водяными», они могут с помощью лозы или других каких-то приспособлений определить, где, в каком месте нужно копать, чтобы быстрее добраться до живительной влаги. К сожалению, в наше время такие специалисты — редкость, да и, чего греха-то таить, не всегда их прогнозы сбываются. Сейчас имеется большое множество геофизических методов определения наличия водоносного пласта. Однако такое прогнозирование — довольно дорогостоящее удовольствие. Кроме того, прогноз — это опять-таки, вероятность, а она не всегда бывает 100%-ной. Поэтому, чтобы добиться гарантированного результата, лучше всего пробурить водозаборную скважину или хотя бы произвести пробное бурение ручным буром небольшого диаметра.

Место для колодца выбирают не ближе чем в 20—25 м от источников загрязнения: навозных куч, уборных, помойных ям, бань, скотных дворов и т. п. Не следует устраивать колодцы на склонах балок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать грунтовые воды. Еще одно необходимое условие. После получения первой воды ее следует дать на анализ в санэпидстанцию, в результате вы узнаете питьевые качества воды, состав ее включений.

Колодцы бывают шахтные или трубчатые. Шахтный колодец имеет размер в свету — 0,8— 1,2 м, это позволяет выкопать его лопатой. Заметим, что приток воды в колодец (дебит) мало зависит от размеров его поперечного сечения, поэтому заманчиво сделать шахту совсем небольшого диаметра — 50—300 мм. Такую шахту называют скважиной. Укрепив ее стенки трубой, получают трубчатый колодец.

Какой же колодец строить — шахтный или трубчатый? Сделанные правильно, они имеют примерно одинаковый срок службы, оба требуют при сооружении подъемных механизмов, приспособлений, различного инструмента. Окончательное суждение должен вынести сам строитель, сообразуясь со своими возможностями. Посоветовать можно одно: чем глубже вода, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что породы не содержат много камней. Пробивать скважину самодельным инструментом через глубоко залегающий мощный каменный пласт — дело исключительно тяжелое. В этом случае шахтный колодец, даже глубиной более 20 м, предпочтительнее.

ШАХТНЫЙ КОЛОДЕЦ

Шахтный колодец (блок 47) состоит из оголовка, находящегося над поверхностью земли, ствола и водоприемной части. В зависимости от устройства водоприемной части различают колодцы несовершенные (неполные) и совершенные (полные) (блок 48, А—Г). В несовершенном колодце крепь шахты не достигает подстилающего водоносного пласта. Приток воды здесь возможен через дно и боковые стенки. В совершенном варианте крепь опирается на водоносный пласт, приток воды происходит только через боковые стенки.

Зумпф (подствольник) в совершенном колодце — дополнительный резервуар в подстилающей водоупорной породе для увеличения запаса воды. Кроме устройства зумпфа, запас воды можно увеличить и за счет расширения подводной

части шахты в виде шатра. При высоте водоносного пласта до 2—3 м устраивают зумпфы, а при большей — шатры. Запас воды в колодце и суточная потребность в ней должна быть по возможности согласованы, в противном случае вода будет застаиваться и загнивать.

блок 47. Шахтный колодец в виде деревянного сруба:

1 — песок; 2 — гравий; 3 — уровень воды; 4 — ведро с грузом для опрокидывания; 5 — ворот; 6 — отмостка; 7 — щебень; 8 — глиняный замок

Поэтому для индивидуального водозабора предпочтителен несовершенный колодец с притоком воды через донный фильтр. Боковые фильтры здесь не дают значительного увеличения дебита, кроме того,

они сложны в изготовлении. Безнапорный водоносный пласт несовершенного колодца не следует проходить более чем на 0,7 м, поскольку нижележащая вода, как правило, не питает колодец и не дает увеличения дебита. По надобности закладывают колодец и на меньшую глубину.

Донный фильтр выполняют из трех слоев гравия различной крупности: толщина нижнего слоя, находящегося в контакте с водоносной породой — 0,1 м, двух верхних — по 0,15 м. Гравий

блок 48. Варианты (А—Д) сооружения шахтного колодца относительно водоносного пласта:

1 — водоприемная часть; 2 — ствол; 3 — оголовок; 4 — глиняный замок; 5 — скоба; 6 — водоносный пласт; 7 — шатер; 8 — башмак; 9 — арматура

верхнего слоя фильтра должен быть в 6—8 раз крупнее нижнего. Если водоносный пласт сильно разжижен (плывун), а приток воды обильный, устраивают дощатое дно со щелями и отверстиями, на которое насыпают фильтр.

Оголовок колодца должен возвышаться на 0,6—0,8 м над уровнем земли. Вокруг колодца делают глиняный замок шириной 0,5 и глубиной 1—1,5 м.

Крепление шахты (стенки) колодца может быть из дерева, бетона, естественного камня или кирпича. Выполнить крепление можно тремя способами: возведением со дна шахты, наращиванием сверху (опускное крепление), наращиванием снизу. Если эту работу предполагают сделать в готовой шахте, ее проходят с временным креплением.

Деревянный колодец. Для его выполнения наиболее подходящий материал — дуб, затем лиственница, вяз и ольха (даны в порядке снижения достоинств). В надводной части хорошим материалом считают сосну. Дуб стоит в надводной части 20—25 лет, в подводной — десятки и даже сотни; береза в подводной части — 10 лет, в надводной — 5. Ель редко употребляют для сруба, так как она сильно усыхает, дает трещины и быстро гниет. Не следует применять также осину, она придает воде неприятный запах и привкус горечи, быстро загнивает, и вода приобретает гнилостный запах. Сосна в подводной части также сообщает воде неприятный привкус, правда, со временем исчезающий. Совершенно не пригоден для колодца сухостойный лес, он хрупок и недолговечен. Древесина должна быть здоровой, без червоточин и плесени.

Сруб для колодца собирают из пластин, нарезаемых из бревен диаметром 22 см или из целиковых бревен диаметром 15—18 см. Когда сруб бревенчатый, легче добиться высокой плотности стенок. Его собирают на поверхности земли, размечая каждый венец для сборки в шахте. Сопряжения бревен в углах сруба делают в косую лапу без остатка, с коренным шипом (по-темком) или без него (блок 49). Венцы соединяют между собой вставными шипами высотой 10 см, которые по вертикали ставят вразбежку. Чтобы исключить отрыв нижних венцов от верхних, соседние — соединяют стальными скобами, по углам сшивают брусками, а посередине каждой стороны — досками.

Когда крепление возводят со дна шахты, на дне ее сначала устанавливают раму-основание и уже на ней собирают сруб. Иногда на дно шахты кладут лежни — бревна, распиленные вдоль, на них пришивают пол и на этом основании монтируют сруб.

При опускном креплении работа идет в такой последовательности. Сруб устанавливают на основании после углубления шахты на 3—6 м и выводят его из земли на три венца. Потом подрывают грунт в шахте, каждый раз на глубину около 25 см, снимая под серединой стенок, не трогая с углов. Так обходят все стороны сруба. Затем подпирают их клиновыми подкладками, после этого подрывают грунт в углах, выбивают клинья и равномерно опускают сруб. При рыхлых и сыпучих грунтах сруб может застревать в шахте, тогда его осаживают ударами по верхнему венцу. Иногда из бревен и досок на верхнем венце устраивают настил, на который наваливают груз. Если это не помогает, работу заканчивают наращиванием сруба снизу.

блок 49. Сопряжение бревен в углах сруба колодца

Чтобы облегчить спуск сруба в шахту, его основание уширяют, а нижнюю часть снабжают режущим ножом (башмаком). При глубине колодца более 20 м и твердой породе стальной башмак существенно облегчает дело (блок 50).

Если грунт плотный и колодец неглубокий, сруб, наращиваемый сверху, можно подвесить в шахте на веревках на высоте 0,5—1 м от дна. Этот способ дает и значительные удобства, так как сруб не мешает выбирать грунт. Веревки подводят под каждый угол сруба серединой, а концы несколькими витками закрепляют на раме из бревен, установленной над шахтой (блок 51).

Для глубоких колодцев сруб наращивают снизу, через каждые 4—5 венцов укладывают венец с пальцами (концами двух нижних бревен длиннее верхних на 0,4—0,5 м). Пальцы закладывают в вырытые в стенках шахты горизонтальные углубления — заклады, или печуры, и поджимают кверху домкратами и подклинивают. Благодаря печурам сруб надежно закрепляется в шахте.

блок 51. Рама для установки сруба:

1 — веревка; 2 — рама; 3 — сруб

блок 50. Устройство башмаков:

1 — нож из стального уголка; 2 — стальная пластина; 3 —железобетонный нож

Водоносные пласты — это обычно плывуны, они требуют особых методов работы. Так, если песок очень мелок и сильно разжижен, сруб прекращают опускать и устанавливают второй шатер — водосборный, отступив на 0,35—0,4 м от стенок основного шатра (блок 52). Сборку второго шатра проводят снизу вверх очень тщательно, проконопачивая его мхом и зашивая рейками. При углублении шахты песок из внутреннего шатра закладывают между стенками, а воду откачивают.

В очень жидких плывунах на дне шахты со всех четырех сторон забивают шпунт (шпунт-перегородку, переборку) из досок на глубину 0,35 м между направляющими и распорными

блок 53. Изоляция плывуна шпунтом

блок 52. Двойной шатер:

1 — сруб; 2 — распорная рама; 3 — направляющая рама; 4 — шпунт

рамами (блок 53). Затем удаляют грунт, не обнажая концы досок шпунтового ряда, после чего снова углубляют шпунт.

Иногда возникает необходимость изолировать вышележащий водоносный пласт с плохой водой, пройти его шахтой. Делают это также с помощью шпунтового ряда досок, которые забивают снаружи сруба. Между шпунтом и срубом устраивают глиняный замок.

Бетонные колодцы. Если есть возможность, колодец лучше всего сооружать из бетона. Такие колодцы отличаются высокой прочностью, доброкачественностью и долговечностью. Они лучше других в санитарном отношении.

Для бетона, используемого в колодезном строительстве, следует применять портландцемент не ниже марки 400. Песок лучше кварцевый, отмытый от загрязнений. Размеры частиц гравия или щебня не должны быть больше минимального расстояния между стержнями арматуры и четверти наименьшей толщины стенки. Состав бетонной смеси (цемент, песок, гравий или щебень) таков: 1:2:3 или 1:2:5. Для армирования бетона лучше применять специальную арматурную сталь с рифленой поверхностью, можно и любую другую — прутковую или полосовую, а также проволоку. Важно только, чтобы металл не был поражен ржавчиной, концы гладкой арматуры загибают, или к ним приваривают зацепы, тогда при растягивающих нагрузках бетон и арматура станут работать как одно целое.

В практике строительства встречаются 3 типа бетонных колодцев: из монолитного бетона, колец и брусков (пластин).

Колодец из монолитного бетона строят в готовой шахте сплошным бетонированием между наружной и внутренней опалубками. Если глубина колодца значительна, обращаются к Опускному способу. Действуют следующим образом: шахту бетонируют на небольшую глубину, а над землей продолжают выводить крепление на достаточную высоту. Затем подкапывают дно шахты и постепенно осаживают крепление. В нижней части крепления устраивают режущий башмак (см. блок 50). Но можно обойтись и без него, если бетонный ствол внизу (по высоте примерно 1 м) сделать слегка коническим — сужающимся кверху и со скошенной изнутри кромкой, усиленной сталью. Грунт вынимают до тех пор, пока стенки колодца не опустятся метра на два в грунт. А на поверхности земли снова устанавливают опалубку, и наращивают крепление. Свежим стенкам дают окрепнуть 7—10 дней и продолжают углублять шахту вплоть до водоносного слоя.

Колодец из бетонных колец построить быстрее и удобнее, особенно если использовать кольца заводского изготовления. Однако при необходимости их можно сделать и самим. Размеры кольца принимают следующими: внутренний диаметр 0,8—1,2 м, толщину стенки бетонного кольца — 90—120 мм, железобетонного — 0,4—1 м.

Масса каждого такого модуля очень велика, поэтому их размеры выбирают, исходя из грузоподъемности имеющихся средств или наличия помощников. Например, железобетонное кольцо диаметром и высотой 1 м и толщиной 50 мм весит 380 кг. Для удобства монтажа предпочтительнее изготовить элементы меньшей массы высотой от 0,3 до 0,6 м.

Бетонные кольца для колодца могут быть без замка (простые) и с замком (блок 54, А). Чтобы первые при монтаже не сдвинулись, их скрепляют между собой в 4—6 местах стальными скобами. Для этого в кольцах оставляют отверстия, а концы скоб загибают и заделывают цементом или окрашивают масляной краской (блок 54, Б). Скобы можно выполнить Z-образной формы, этот способ сопряжения колец наиболее прост.

Железобетонные кольца армируют стальной арматурной проволокой (блок 54, В). Вертикальные стержни (их требуется от 4 до 6 шт. на один модуль) вырезают из проволоки диаметром 8— 12 мм. а горизонтальные переплетения — из проволоки диаметром 6—8 мм. Армирующие кольца располагают с отступом друг от друга на 50— 80 мм. В каждом пересечении каркас скрепляют мягкой (отожженной) проволокой толщиной 2 мм.

Два диаметрально противоположных вертикальных стрежня арматуры должны образовывать ушки, за которые модуль поднимают для установки. Чтобы эти стержни не выдернулись под тяжестью груза, их нижние концы изгибают буквой Г, выполняют ушки. После установки колец на место ушки спиливают.

Кольца всех типов изготавливают в форме (опалубке), состоящей из двух цилиндров — наружного и внутреннего (блок 54, Г). Их собирают из досок. Форму делают разъемной и составляют из 3—4 частей или кусков. Сначала сколачивают деревянные кольца: 2 — для сборки наружного цилиндра и 2 — для внутреннего. При этом сплошную деревянную форму выполнять не обязательно: доску прибивают с зазорами, а затем обшивают кровельным листом, пластмассой, плотным картоном, водостойкой или обычной фанерой, рубероидом. Картон и фанеру окрашивают масляной краской и хорошо просушивают. Чтобы формы было легче снять с изделия, их покрывают тонким слоем смазки или полиэтиленовой пленкой, или белят. При сборке опалубке между каркасом и цилиндрами размещают 4 клина, которые удерживают арматуру в заданном положении.

Бетон в форму укладывают слоями толщиной 100—150 мм, тщательно трамбуя каждый слой стальным штырем диаметром 10—15 мм. При укладке очередного слоя клинья поднимают. Таким способом, называемым отбивкой, постепенно заливают всю форму. Чем гуще бетонная масса, тем она быстрее твердеет. Для других целей применяют и бетонный раствор сметанообразной густоты, его также уплотняют. Такой процесс называют отливкой.

Полученные отбивкой изделия можно освобождать из формы через 3—4 дня, отлитые — через 6—7 дней. В последних бывает меньше раковин, чем в отбитых. Раковины обязательно замазывают цементным раствором. После снятия формы заготовку выдерживают на щите 3— 5 дней, смачивая водой по 3—4 раза в день.

Благодаря такой обработке бетон приобретает повышенную прочность. Если формы были смазаны машинным маслом или солидолом, их тщательно удаляют со всей поверхности.

блок 54. Бетонные кольца для колодца:

А — кольцо с замком (сверху — выступ, снизу — выемка); Б— кольца в сборе (1 — бетонное кольцо; 2 — соединительная скоба; 3 — ушки); В — проволочная арматура кольца (1 — ушки; 2 — вертикальный стержень; 3 — горизонтальное кольцо); Г — опалубка для отливки кольца (I — двух-, II — однокольцовая)

Предпочтительнее изготовлять кольца с замком. Но для этого необходимы два дополнительных деревянных кольца — для образования шейки и выступа. Кольца, выполненные таким образом, не смещаются. Швы между кольцами промазывают цементным раствором: 1 часть цемента и 2—3 — песка. Стыки между торцами колец в пределах водоприемной части лучше всего уплотнить просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм. Это уплотнение укладывают в специальный желоб, отформованный в верхнем торце кольца.

На одно из колец, нижнее, выполняемое с уширением низа, надевают второе высотой 150— 200 мм с ножом из листовой или другой стали. Нож изготовляют отдельно и сочленяют со штырями, которыми его монолитят в бетон при отбивке или отливке заготовки.

Можно выполнить этот элемент и без стального ножа, оставив его бетонным, но тогда повышают прочность материала, увеличив количество связывающего на порцию бетона или применив более высокую марку цемента (не менее 500). К кольцу для этого делают скобу, т. е. срезают торец на ус, устроив таким образом нож.

Устанавливают кольца так. Прежде всего роют на возможно доступную глубину шахту, более широкую, чем внешний диаметр кольца. Стенки шахты укрепляют, дно выравнивают. Опустив первое кольцо строго вертикально, насыпают грунт и уплотняют его. На первое кольцо ставят второе и т. д.

Колодцы из бетонных пластин (брусков) строят подобно деревянным срубовым. С такими пластинами можно управляться и без грузоподъемных приспособлений, поскольку их чаще отливают поперечным сечением 250 х 70 мм и массой 30—35 кг (блок 55). Пластины ставят на

блок 55. Сопряжения бетонных пластин (брусков)

растворе, в углах соединяют сваркой или отформованными концами в лапу. Поскольку опалубка под них несложная, пластины можно делать различных размеров форм, «собирая» затем квадратные, прямоугольные, шести- и восьмигранные и даже круглые (из сегментов) колодцы. Высота сегмента 18 см.

Каменные и кирпичные колодцы строят, как правило, круглыми. Кирпич для них годится только красный, плотный, хорошо обожженный. Из естественных материалов применяют сланцы, плотные известняки и песчаники. У них обычно имеются плоские участки (постели), а если таких нет, камни обтесывают. Бут подбирают очень тщательно. Крупные и мелкие камни кладут отдельными слоями.

Ряды кладки выводят по возможности горизонтальными, с минимальными промежутками между камнями, которые не должны выступать ни с внутренней, ни с наружной стороны. Необходимо соблюдать перевязку швов, а камни класть к центру колодца узкой стороной (тычком), чтобы грунтом их не выдавило вовнутрь. Кирпич располагают тоже тычком, по радиусам. На внешней стороне швы забивают кирпичным щебнем и замазывают раствором.

блок 56. Армирование каменных и кирпичных колодцев анкерными тягами

Работу ведут наращиванием со дна шахты (при небольшой глубине) или обычным опускным способом, возводя кладку на опорном башмаке. Толщина бутовых стенок 35 см, кирпичных — не менее 25 см. Поверхности штукатурят, а подводную часть покрывают цементным раствором 1:2. Опасность разрыва кладки по высоте устраняют армированием анкерными тягами (блок 56). Водоприемная часть этих колодцев такая же, как у рассмотренных ранее.