Дебит, или водообильность, колодца (суточное поступление воды) практически не зависит от диаметра шахты. Поэтому иногда (особенно при глубоком залегании водоносного горизонта — 15-20 м) быстрее и дешевле устроить колодец-скважину, который не требует рытья шахты — вместо этого бурят скважину диаметром 50-300 мм и укрепляют ее стенки обсадной трубой (из металла, асбоцемента, пластика). Такие колодцы чаще всего оборудуют электронасосами. Бурение очень глубоких скважин (более 40 м) обходится достаточно дорого. Имеет смысл строить такие колодцы для коллективного пользования — обычно они обладают достаточно большим дебитом и отличным качеством воды.

На месте будущей скважины роют шурф размерами 1,5 х 1,5 м и глубиной не менее 2 м (можно и глубже). Шурф защищает скважину от осыпания верхнего, наименее прочного слоя грунта. Стенки шурфа обшивают досками, чтобы не осыпались, а на дне устраивают пол: кладут строго горизонтально два лежня, укрепляют их колышками, поперек прибивают толстые (50-миллиметровые) доски 150-миллиметровыми гвоздями. По краям шурфа, на поверхности, тоже укладывают и укрепляют лежни и на них настилают пол (см. рис.):

Шурф для ручного бурения скважины: 1 - нижние лежни, 2 - нижний настил, 3 - обшивка стен шурфа, 4 - шурф 1,5 х 1,5 м глубиной 2-3 м, 5 - верхние лежни, 6 - верхний настил

Для бурения скважины используют буровую колонку, которую подвешивают с помощью буровой вышки, снабженной блоком с подъемником над точкой бурения. Буровая колонка состоит из буровых штанг, которые по мере углубления скважины наращивают с помощью переходных муфт. Снизу буровая колонка снабжена буровой головкой — режущим и/или ударным инструментом. Для вращения колонки используют вороток, а для удара — ударную бабу.

Устройство вышки показано на рис.

Буровая вышка: 1 - шкворень с шайбами и гайками, пропущенный через отверстия в ногах, 2 - серьга блока, 3 - блок, 4 - трос с крюком для подвешивания буровой колонки

Шахту для кирпичного колодца отрывают круглую, диаметром не менее метра. Толщина кладки для колодцев глубиной до 6 м — в кирпич (25 см), для более глубоких — в полтора кирпича (37 см).

Кладку ведут с использованием каркаса, повышающего жесткость кирпичного стояка. Каркас состоит из трех горизонтальных колец, соединенных шестью вертикальными стержнями. Нижнее кольцо — массивное, железобетонное, снабженное по наружной кромке окованным железом ножом. Наружный диаметр нижнего кольца на 50 мм больше, чем у остальных колец, высота не менее 100 мм (рис. 1).

Рис 1. Каркас кирпичного колодца. 1 - основное (бетонное) кольцо, 2 - вертикальные стержни, 3 - среднее кольцо (деревянное), 4 - верхнее кольцо (деревянное), 5 - стальной башмак-нож.

Два других кольца, промежуточное и верхнее, изготавливают из дерева, их высота 80 мм, наружный диаметр совпадает с наружным диаметром кладки, а внутренний — на 20 мм больше, по сантиметру на сторону. (Образующуюся канавку потом заделывают цементным раствором.)

В каждом кольце равномерно по окружности просверливают по б отверстий диаметром 32 мм. Стержни должны иметь диаметр не менее 15 мм. Можно использовать для стержней арматурный пруток с приваренными на концах отрезками прутка с резьбой М16 длиной 200 мм. Стержни крепят к нижнему кольцу, зажимая его между двумя гайками с шайбами, затем надевают среднее кольцо и конструкцию опускают в шахту, после чего собирают верхнюю часть каркаса.

Можно брать стержни длиной в половину глубины колодца, тогда в среднем кольце нужно предусмотреть не 6, а 12 отверстий: б для нижних штырей, а 6 в промежутках между ними — для верхних, которые соединят среднее кольцо с верхним. Если же стержни длинные, во всю глубину колодца (например, сварены встык), тогда их расклинивают в отверстиях среднего кольца, надежно его фиксируя.

Удобнее всего использовать для стержней М16 трехметровой длины. Наращивать их можно с помощью высоких гаек (такая гайка — это шестигранный пруток длиной 100 мм под ключ 27 с просверленной насквозь резьбой М16). В этом случае среднее кольцо удобно крепится между двумя гайками на нужной высоте.

Затем начинают кирпичную кладку по кругу. Для контроля применяют кольцевой шаблон (рис. 2).

Рис 2. Кладка кирпичей по шаблону: а - положение шаблона, б, в - перевязка четного и нечетного рядов; 1 - шаблон, 2 - штырь, 3 - нижнее кольцо, 4 - кирпичи тычком с уширяющимся наружу швом из раствора, 5 - кирпичи на пласть.

Через каждые 3-5 рядов в кладке прокладывают два кольца из тонкой железной проволоки, привязывая их мягкой проволокой к стержням.

Если вода должна поступать не только через дно, но и через боковую поверхность кирпичного стыка, в первом ряду кладки между кирпичами устанавливают равномерно по окружности 6 вставок из пористого бетона, как для бетонных колодцев.

В готовый раствор для кладки стенки колодца можно добавить жидкое стекло (1:10 по объему) и тщательно перемешать— это увеличит герметичность швов. Когда стенка выложена до середины высоты шахты и среднее кольцо начинает мешать кладке, его либо передвигают повыше, а затем опускают плотно на последний выложенный ряд кирпичей, либо протесывают кирпичи нужной высоты, чтобы плотно уложить их под среднее кольцо. Затем следующий ряд выкладывают поверх кольца.

Так же поступают с последним рядом кладки под верхним кольцом, которое затем плотно сажают на кладку, затягивая равномерно гайки. В дальнейшем верхнее кольцо используют для крепления крыши или крышки колодца.

Колодец из камня

Можно вместо кирпичной кладки облицевать шахту колодца камнем. Кладка также ведется с использованием каркаса, показанного на рис. 1. Камни нужно подбирать по размеру, укладывать с перевязкой, заполняя более мелкими пустоты между крупными камнями. Самые крупные камни следует использовать для нижних рядов. Через каждые 12-2 О см для увеличения прочности нужно укладывать проволоку — как для кирпичного колодца.

Особой квалификации при сооружении бетонного ствола колодца не требуется, материалы вполне доступны: песок, щебень, цемент. Песок нужно брать крупный, он должен быть очищен от грязи, просеян на металлической сетке. Цемент, купленный давно, не годится, даже если он не отсырел: со временем марка цемента ухудшается, он теряет вяжущие свойства.

Поскольку речь идет о железобетоне, понадобится еще арматурный пруток.

Ствол бетонного колодца можно изготовить одним из двух способов:

• монолитным в опалубке;

• из готовых колец.

Оформление надземной части бетонного колодца показано на рис. 1.

Рис 1. Надземная часть бетонного колодца

Колодезный ствол из бетонных колец. Такие кольца можно отливать вручную, с толщиной стенки 100 мм (при меньшей толщине арматурная сетка не дает смеси заполнить зазор между наружной и внутренней опалубками). Но обычно используют готовые кольца, выпускаемые для сборки смотровых колодцев в системах канализации, водопровода и прочего. Они имеют диаметр 100 см; их торцы бывают либо гладкие, либо со ступенькой: в четверть или на конус (рис. 2.)

Рис 2. Типы бетонных колец: а - с гладким торцом, б - со ступенькой в четверть, в - с конической ступенькой

Если вы используете кольца с гладкими торцами, нужно обеспечить их сцепление, чтобы исключить сдвиг друг относительно друга при монтаже (рис. 3).

Рис 1. Соединение бетонных колец (размеры в мм): а - скобами, б - болтами, в - штырями.
1 - накладка, 2 - уплотнительный резиновый или пеньковый промасленный жгут, 3 - скоба, 4 - болт М20, 5 - гайка М20, 6 - штырь

1. Можно просверлить в торцах колец перфоратором по б гнезд диаметром 20 и глубиной 100 мм. Разметку надо делать по шаблону, чтобы гнезда верхнего и нижнего кольца при сборке совпали. В гнезда верхнего среза забивают штыри соответствующего диаметра, концы которых должны быть обточены на конус длиной 20 мм с затупленной вершиной. Это облегчит совмещение отверстий нижнего торца верхнего кольца, которые должны сесть каждое на свой штырь с конусом-ловителем.

2. Можно соединять кольца стальными накладками, скрепленными скобами или болтами. Такое соединение обеспечивает продольную стяжку. Это необходимо, когда собранный заранее ствол опускают в отрытую шахту.

Если вы изготавливаете бетонные кольца самостоятельно, можно предусмотреть заранее любые другие закладные элементы, которые позволят соединять кольца между собой. При опускании в шахту собранного заранее ствола его, как и деревянный сруб, желательно снабдить башмаком с режущей кромкой.

Водоприемная часть у бетонного ствола, как и у деревянного сруба, должна иметь в боковых стенках колец отверстия для притока воды (если колодец не ключевой, где вода поступает только снизу, а сборный). Чтобы через отверстия в колодец не проникал песок, их засыпают изнутри крупным гравием, снаружи — мелким.

Но лучше всего водоприемную часть изготовить самостоятельно в виде кольца из крупнопористого бетона или из обычного бетона со вставками из пористого бетона. Крупнопористый бетон приготавливают без песка, используя в качестве заполнителя лишь щебень с размером зерен в 10 раз больше зерен песка водоносного слоя. Щебень обволакивают сметанообразным раствором цемента, укладывают в форму (опалубку) и слегка утрамбовывают.

Сборка железобетонного колодца производится по той же технологии, что и сборка деревянного сруба. Под нижним кольцом выкапывают 4 углубления, вставляют туда кирпичи или деревянные чурки, затем отрывают остальную землю так, что кольцо садится на опоры. Затем подрывают землю понемногу под противоположными опорами, пока кольцо не сядет на грунт.

Этот способ применяют при глубине колодца до 6 м. Более глубокие шахты копают сразу до водоносного слоя, затем опускают кольца по очереди. При такой технологии приходится устанавливать распорки — во избежание обвала стенок шахты.

Шахтные колодцы очень эффективно строить непрерывным бетонированием, что позволяет избежать стыковых соединений. Для этого на ровную площадку устанавливают башмак, а на него монтируют опалубку. Внешняя опалубка поднимается на 100 см, а внутренняя устроена в виде поясов высотой 25-30 см из полос фанеры или металлического листа. Каждая последующая полоса устанавливается после заполнения бетоном пространства до верхнего уровня предыдущей полосы. По достижении высоты в 100 см кольцо опускают на дно отрытой шахты глубиной 100-150 см.

Наращивают арматуру, выступающую из бетонированного кольца, устанавливают наружную опалубку и полосами в 30 см монтируют внутреннюю, заполняя пространство бетоном. Забетонировав второе кольцо на всю высоту, приступают к углублению шахты и опусканию забетонированного ствола до нулевой грунтовой отметки. Этот цикл повторяют до проектной глубины. Выход ствола над поверхностью земли на высоту до 0,75-0,8 м.

Рис 1. Надземная часть бетонного колодца

Устройство деревянного колодца показано на рис. 1.

Рис 1. Деревянный колодец (размеры в см):
1 - ворот, 2 - сваи, на которых крепится ворот, 3 - водоотводная канавка, 4 - деревянная облицовка колодца (сруб), 5 - гравий на дне шахты, 6 - глиняный замок вокруг оголовка.

От вида древесины, из которой сложен сруб, зависит вкус воды, а иногда и ее физико-химические свойства. Для подводной части лучше всего подойдет дуб, граб, вяз, лиственница, ольха. Самые долговечные породы — дуб и граб, они служат под водой 20-25 лет, а над водой — 50-60 лет.

Для надводной части подойдет и сосна.

Желательно, чтобы бревна для сруба имели не очень большой одинаковый диаметр (например, 150 мм) и были предварительно выдержаны. Заготовки длиной 2 м необходимо перед выдержкой ошкурить и сложить на хранение (просушку) в сарай. Бревна, хранящиеся под открытым небом, там, где на них воздействуют солнце, дождь и ветер, почти наверняка потрескаются на значительную глубину и станут непригодны для колодезного сруба.

Дубовые заготовки сушат 2-3 месяца, затем изготавливают и тщательно собирают сруб, нумеруют детали несмываемой краской, потом полностью разбирают и кладут в проточную воду на 1-2 года, чтобы получить мореный дуб. Морить надо лишь те венцы, что окажутся в колодце под водой (примерно 10-12 венцов).

Мореные детали снова кладут на просушку, а потом используют для сруба.

Проще всего соорудить деревянный колодец квадратного сечения. Сначала на земле собирают сруб размером примерно метр на метр из ошкуренных бревен. Концы рубят "в лапу", без остатка (см. рис. 2).

Рис 2. Сборка деревянного сруба "в лапу"

Можно вместо бревен использовать брус 150 х 150 мм, который в углах перевязывать гораздо проще. И, наконец, можно собрать сруб из пластин (распущенных вдоль бревен диаметром 20 см) плоской стороной внутрь колодца.

Венцы сруба тщательно подгоняют и собирают на нагелях, добиваясь, чтобы сруб был герметичным и не пропускал внутрь ствола колодца загрязнений. Каждый венец маркируют для последующей сборки. Смежные венцы соединяют скобами, углы сшивают брусками, а середины — вертикальными досками (снаружи), тем самым обеспечивая жесткость сруба при перекосах во время монтажа в шахте.

Сборка сруба снизу вверх. Техника монтажа зависит от глубины шахты. Если позволяет грунт и не слишком велико просачивание воды, шахту до б м отрывают сразу на всю глубину, устраивая временное крепление. На дно укладывают обвязку-основание, можно для удобства работы настелить пол. Затем собирают заготовленный сруб снизу вверх (рис. 3, слева).

Сборка сруба сверху вниз. Если глубина шахты и (или) состояние грунта не позволяют применить описанную выше технологию, приходится поступать иначе (рис. 3, справа):

• отрывают шахту на максимально возможную глубину (3-4 или 5-6 м) тем способом, что был описан выше, и собирают в ней сруб опять-таки описанным способом, снизу вверх, доводя его до высоты около полуметра (2-3 венца) выше поверхности земли;

• подрывают грунт в середине каждой стены сруба на глубину 20-25 см и забивают в отрытую часть клинья;

• отрывают грунт в углах сруба;

• высвобождают клинья и осаживают сруб на отрытую глубину;

• повторяют три предыдущих действия.

Рис 3. Слева: Сборка сруба колодца снизу вверх; Справа: Сборка сруба колодца сверху вниз

Сруб при опускании может заклинить в шахте. Чтобы его осадить, используют пригруз, иногда весом в несколько десятков тонн. Наращивать венец снизу, чтобы не осаживать сруб, еще сложнее. Поэтому лучше шахту отрыть с запасом в поперечнике, нижний венец сруба снабдить уширенным башмаком с режущей кромкой по наружному контуру (рис. 4, слева). Надземная часть деревянного колодца с квадратным срубом и воротом, с крышей показана на рис. 4, справа.

Рис 4. Слева: Монтаж колодезного сруба при широкой шахте; Справа: Надземная часть деревянного колодца

Шахтный колодец состоит из шахты, облицованной изнутри деревянным срубом либо кирпичным или бетонным стволом, оголовка с подъемным воротом и крыши или крышки. Иногда вместо ворота устраивают подъемник-журавль.

Глубина колодца зависит от глубины залегания водоносного пласта. При этом водоприемная часть (которая погружена в водоносный слой) может за счет разной длины ствола колодца доходить до дна слоя воды, а может оканчиваться выше или ниже этого уровня.

Если водоносный горизонт безнапорный, то зеркало воды в колодце останется на уровне зеркала водяного горизонта, а при подпоре воды оно, наоборот, поднимется выше (рис. 1).

Схемы колодцев с разным заглублением в водоносный слой:
a - несовершенный, б - совершенный, в - совершенный с зумпфом, г - совершенный с подпором воды

Несовершенный колодец, у которого вода поступает через дно водоприемной части, называют ключевым. Когда же вода поступает и через дно, и через боковые стенки — это сборный колодец. В сборных колодцах стенки сруба или бетонное кольцо в водоприемной части (ниже зеркала водоносного слоя) снабжают отверстиями, В ключевых колодцах этого не делают.

Показанные на рис. 1 варианты устройства колодца с различной глубиной погружения в водоносный слой как раз и предназначены для того, чтобы обеспечить требуемое в том или ином случае (не чрезмерное) суточное поступление воды.

При небольшой суточной потребности устраивают ключевой колодец, причем чем больше заглублена водоприемная часть в водоносный слой, тем больше дебит (поступление) воды. Когда нижний срез ствола достигает дна водоносного горизонта, это уже совершенный колодец (его стенки ниже зеркала воды должны быть проницаемы). Если и такой колодец дает мало воды, устраивают подствольник (зумпф), заглубленный в одоупорный пласт. Этот дополнительный резервуар позволяет быстрее собирать воду в водоприемную часть колодца.

Стоит отметить, что поперечные размеры шахты колодца (а также ствола-сруба или колец) мало влияют на его производительность. Их выбирают исходя из удобства земляных работ (обычно 0,8-1,5 м). С другой стороны, отсюда следует вывод, что можно не копать шахту вообще, а ограничиться бурением скважины — воды в нее поступит не меньше.

В этом случае то, что построится, называется трубным колодцем. Его устройство станет ясным, если взглянуть на рис. 2

Схема трубного колодца
1 - пробка, 2 - отстойник, 3 - сетка, 4 - сальник, 5 - обсадная труба, 6 - вспомогательная обсадная труба, 7 - глиняный замок, 8 - слой гравия, 9 - водоносный слой, 10 - водоупорный слой, 11 - межпластовый водоносный слой, 12 - водоупорный слой