И в раструб (б).

Расположение арматуры в же­лезобетонном кольце показано на рис.10. По высоте бетонного кольца устанавливают 5 колец из арматуры с расстоянием между ними 160—200 мм. Вертикальные стержни арматуры размещают через 250 мм. Стержни связыва­ют мягкой железной проволокой, и собранный каркас устанавли­вают в зазоре между опалуб­ками.

Нижнее бетонное кольцо луч­ше сделать слегка коническим (расширяющимся книзу) и со скошенной внутри нижней кром­кой, усиленной стальной поло­сой. При подкапывании дна шах­ты опускание крепления идет в этом случае легче и надобность в специальном режущем башмаке отпадает. Когда применяют бе­тонные кольца заводского изго­товления, для облегчения про­водки шахты нижнее кольцо на­до установить на башмак с ребром.

При опускном способе возможен зажим верхней части ство­ла колодца обрушившимся грун­том, тогда как нижняя может беспрепятственно опускаться. В этом случае, если ствол колод­ца выполняется из бетонных ко­лец, в результате очередной вы­емки грунта произойдет разрыв оболочки по стыку между коль­цами. Это авария, и весьма серь­езная. При наличии такой опас­ности кольца нужно обязательно соединять между собой по высо­те, что одновременно устраняет и возможность сдвига колец по плоским торцам.

Соединение колец производят накладками из полосовой стали шириной 40—60 мм и толщиной .5—10 мм. Накладки скрепляют скобами, согнутыми из стального прутка диаметром 16 мм, или болтами (рис. 12). Для этого в стенках бетонных колец нужно предусмотреть отверстия при бе­тонировании. Каждый стык ко­лец соединяют в 3—4 местах равномерно по окружности.

Рис. 12. Соединение бетонных колец скобами и болтами.

Рис. 13. Соединение бетонных колец стержнями.

По мере наращивания крепле­ния швы между бетонными коль­цами тщательно заделывают це­ментным раствором 1:3.

Стыки между торцами колец в пределах водоприемной части хо­рошо уплотнить просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм. Это уплотнение уклады­вается в специальный желобок, отформованный в верхнем торце кольца. Уплотнение зажимается под давлением верхних колец и обеспечивает высокую плотность стыка.

Разработку мягкого грунта на дне шахты ведут от середины. При плотном грунте сначала вы­бирают грунт под кольцом вдоль ножа, а когда крепление осядет, то вынимают середину. Если по­гружение бетонных колец оста­новится вследствие трения о грунт, надо на верхнее кольцо установить платформу с допол­нительной нагрузкой.

Устройство водоприемной ча­сти бетонного колодца в принципе аналогично деревянному. Здесь также надо стремиться к тому, чтобы приток воды шел через дно. Когда водоносный пласт состоит из очень рыхлых пород, под нижнее кольцо подво­дят пол из толстых досок и гра­вийный фильтр насыпают уже на этот пол.

В маломощных водоносных слоях иногда устраивают приток воды через боковые отверстия, которые выполняют горизонталь­ными, восходящими или V-образными (рис. 14). Последние с внешней стороны засыпают пе­ском или мелким гравием, а с внутренней — более крупным гравием, что должно предохра­нить колодец от заноса песком. Однако лучше выполняют эту функцию специальные фильтры, которые устанавливают на ра­створе в боковые стенки или же формуют такие фильтры непо­средственно при изготовлении колец. Наибольшее распростране­ние получили фильтры из круп­нопористого бетона, то есть бетона без мелкого заполнителя (песка). Размеры зерен гравия и щебня для крупнопористого бе­тона подбирают в зависимости от крупности зерен песка водонос­ного слоя в соотношении 10: 1. Крупный заполнитель обволаки­вают сметанообразной смесью цемента с водой, укладывают в форму и слегка трамбуют.

Рис. 14. Формы отверстий водоприемной части колодца при боковом притоке воды.

Ha 1 часть цемента (по массе) берут 6 частей гравия или щебня при В/Ц = 0,3—0,5.

Боковые фильтры из крупнопо­ристого бетона сделать несложно, если бетонные кольца самодель­ные. Для этого у нижнего водо­приемного кольца при его фор­мировании делают два пояса высотой 15—20 см не из монолит­ного бетона, а из крупнопористо­го. Или же при укладке бетона в опалубку закладывают в шах­матном порядке заранее изготов­ленные из крупнопористого бето­на вставки в виде кирпичей. В бетонных кольцах заводского изготовления для фильтров при­дется пробивать окна в стенках. Если крупнопористая бетонная смесь готовится в бетономешалке, сначала подают воду, затем по­ловину массы щебня и полную массу цемента. После этого до­гружают вторую половину щеб­ня. Дозировку производят по массе. Бетономешалка при этом должна все время вращаться. Смесь перемешивают в течение 3—7 мин до полного обволакива­ния отдельных зерен заполните­ля цементным раствором, кото­рый на поверхности зерен име­ет слабый отблеск воды. Готовая к укладке бетонная смесь полу­чается жесткой и рассыпчатой.

Рис. 15. Железобетонная пластина.

Иногда колодцы делают из бе­тонных пластин. Изготовление пластин намного проще, чем колец, — форма для них очень простая. Прямоугольные и квад­ратные колодцы из бетонных пластин по внешнему виду похо­дят на деревянные срубовые, только вместо бревен — бетон­ные пластины. Концы пластин для надежного сопряжения в уг­лах отформовывают в лапу. Рас­положение арматуры в пластине показано на рис. 15. Пластина должна воспринимать изгибаю­щую нагрузку от возможного бо­кового давления грунта, то есть работать как балка. Поэтому ар­матуру в пластине надо располо­жить ближе к плоскости, обра­щенной внутрь колодца. Для уменьшения проницаемости сте­нок бетонного ствола пластины ставят на растворе. В сравнении с круглым колодцем, при равновеликой площади сечений в свету, квадратный ко­лодец требует для ствола больше материала примерно на 13%. Чтобы приблизить расход мате­риала к потребному расходу для круглого колодца, сечение колод­ца из пластин принимают не квадратным, а шести- или вось­миугольным. Для шестигранного колодца по сравнению с круглым расход материала увеличивается только на 5%, а для восьмигран­ного — уже только на 2%. Мож­но сэкономить и эти 2%, сделав пластины кольцевыми. Высоту од­ной кольцевой пластины делают равной 18 см, ширину — 10— 15 см. Среднюю длину кольцевой пластины берут такой, чтобы в одном ряду уложилось 6—8 пластин, составляющих полное коль­цо. Очевидно, что форма для из­готовления кольцевых пластин будет уже сложнее.

Если при строительстве колодца из бетонных пластин пользоваться сваркой, то концы бетон­ных пластин не надо формовать в лапу, а вместо этого предусмот­реть стальные закладные пла­стины.

В заключение заметим, что бе­тон позволяет сравнительно легко производить ремонт деревянных колодцев. Сруб, находящийся в водоносном слое, может быть разобран, если это возможно, и заменен бетонными пластинами, а верхняя часть, над уровнем во­ды, укреплена монолитным бето­нированием. Для этого к деревян­ным стенкам гвоздями крепится арматура, например, в виде сет­ки, и производится бетонирование с помощью скользящей опалубки или без нее, но уже набивкой раствора, а не бетона. В этом случае получающийся после твер­дения материал носит название армоцемента. Прочность армоцемента высока. Кстати, в судо­строении армоцемент применяют для строительства корпусов су­дов и для ремонта разрушенной гниением деревянной обшивки. При ремонте очень гнилых дере­вянных колодцев, когда есть опасность разрушения крепления, колодец засыпают песком и за­мену крепления производят как при строительстве нового колодца, извлекая песок, что, по­нятно, легче.

КАМЕННЫЕ И КИРПИЧНЫЕ КОЛОДЦЫ

Колодцы из естественного кам­ня или кирпича долговечны, не­проницаемы для поверхностных загрязнений и удовлетворяют основным техническим и санитар­ным требованиям. Для каменной (бутовой) кладки обычно приме­няют такие естественные камни, как сланцы, плотные известняки и песчаники. У этих камней обычно имеются с двух или с нескольких сторон плоские участ­ки (постели), а если их нет, то такие плоскости легко получить при обработке.

Колодец можно построить и из кирпича, но только из красного. Силикатный кирпич применять нельзя, в земле он быстро разру­шается. А вот каким должен быть красный кирпич? К сожале­нию, «хороший» кирпич, то есть такой, который продается кир­пичными заводами как кондици­онный, для колодца, как правило, но годится. Очень часто изготов­ленный скоростным методом со­временный кирпич — не кирпич, а собрание трещин. По-видимо­му, по этой причине в некоторых руководствах появились катего­рические указания о непригодно­сти кирпича для колодцев. Автор берет на себя смелость все же рекомендовать кирпич, но при условии, что для колодца будет отобран кирпич некондиционный, пережженный (пусть даже не­сколько неправильной формы), но плотный и без трещин.

Каменные и кирпичные колод­цы строят, как правило, круглы­ми с внутренним диаметром 0,75—1 м. При такой форме ко­лодца расход материала наимень­ший. Как и у других колодцев, при небольшой глубине кладка может быть возведена в готовой шахте. Глубокие колодцы строит обычным опускным способом. В этом случае также кладку на­до возводить на опорном башма­ке, диаметр которого должен не­много выступать за внешний диаметр кладки. Башмак можно сделать из дерева или железобе­тона и снабдить его режущим но­жом из стали. Технологии строи­тельства в принципе такая же, как из монолитного бетона.

Толщину стенок каменного (бу­тового) колодца принимают рав­ной 35 см, кирпичного колод­ца — не менее 25 см. Кладку ве­дут на цементном растворе состава 1 : 3 или 1 : 4 в зависимо­сти от марки цемента. С целью экономии цемента может быть применен также и цементно-известковый раствор 1:2:5 (порт­ландцемент – известь – песок).

Бутовый камень для кладки ко­лодца надо подбирать очень тща­тельно. Необходимо, чтобы ряды были по возможности горизон­тальными, чтобы отдельные кам­ни не выступали ни с внутрен­ней, ни с наружной стороны. Промежутки между камнями сле­дует делать как можно тоньше. При этом должна соблюдаться перевязка швов, а камни должны быть обращены к центру колодца узкой стороной (тычком), чтобы грунтом их не выдавило внутрь. Крупные и мелкие камни надо разделить и класть их отдельны­ми слоями – ряд крупных, ряд мелких.

Каменный колодец желательно оштукатурить. Внутри — цемент­ным раствором 1 : 2, снаружи –более бедным раствором. Если цемент приходится экономить, снаружи вместо раствора кладку можно просто обмазать жирной глиной. Заглаживание колодца снаружи цементным раствором или глиной делается с целью уменьшения трения при его опус­кании.

Кладку колодца из кирпича ведут тычком — кирпичи уклады­вают плашмя веером (по ради­усам). Первый ряд кирпича кла­дут на слой раствора, разостлан­ный на верхней плоскости башмака. Во время кладки надо постоянно следить, чтобы швы были тщательно заполнены раст­вором. Следующий ряд кладут также тычком, но смещают кир­пичи по окружности с целью пе­ревязки, чтобы вертикальные швы не оказались в одной пло­скости. По внешней стороне ко­лодца швы при такой кладке по­лучаются очень широкими, их забивают кирпичным щебнем и замазывают раствором. Надо так­же стараться, чтобы за стенки ко­лодца не падали кирпичи и ще­бень, так как они будут сильно мешать опусканию колодца.

Для правильного выведения стенок каменных и кирпичных колодцев применяют шаблон, а вертикальность контролируют от­весом.

Рис. 16. Армирование кирпичных и каменных колодцев анкерными тя­гамии.

Каменная и кирпичная кладка хорошо сопротивляется сжатию и плохо растяжению. Поэтому в тех случаях, когда встречаются не­устойчивые, обваливающиеся по­роды, а колодец строится опускным способом, крепление шахты необходимо предохранить от раз­рыва. Последний может произой­ти, когда верхняя часть крепле­ния зажата обвалившимся грун­том, а нижняя – свободна. Устраняют эту опасность армировани­ем кладки стальными анкерными тягами (рис. 16). Желательно ан­керы сделать из арматурной стали-«периодички». Если ее нет, анкеры можно выполнить из круглой гладкой или полосовой стали. Концы анкерных тяг надо хорошо закрепить в кладке — их следует загнуть или прива­рить к ним зацепы.

Площадь поперечного сечения анкерных тяг и их число легко определить расчетом. Для тех, кому произвести такой расчет трудно, посоветуем просто поста­вить 4—8 анкерных тяг диамет­ром 20—30 мм и равномерно рас­пределить их по окружности ко­лодца. Анкерные тяги надо про­пустить по всей высоте колодца и сделать разными по длине, что­бы их зацепы установились на разных уровнях.

Для того чтобы в колодец можно было залезть, в его стенки в процессе кладки заделывают стальные скобы.

Водоприемная часть каменных и кирпичных колодцев — тради­ционная для шахтных колодцев. Строить каменные и кирпичные колодцы лучше несовершенными, то есть с притоком воды через дно и с обычным гравийным фильтром. В разжиженных во­доносных слоях из мелкого пес­ка устраивают сначала дощатый пол под стенками колодца, на ко­торый насыпают затем гравий­ный фильтр. При желании иметь приток воды с боков колодца в кладке оставляют отверстия в ви­де промежутков между двумя со­седними камнями или кирпича­ми. Такие отверстия делают в во­доприемной части на высоте 1— 1,5 м. Чтобы происходящее при этом снижение прочности кладки не достигло опасного предела, эти отверстия нельзя размещать друг над другом. Когда водоносный слой представляет собой мелкий песок-плывун, в боковые отвер­стия придется установить фильт­ры, например, из крупнопористо­го бетона, которые уже были опи­саны в разделе «Бетонные колод­цы».

Водоприемную часть кирпично­го колодца надо оштукатурить изнутри цементным раствором 1 : 2. Это предохранит кирпич от разрушения и выкрашивания под воздействием воды.

Итак, вы решились строить шахтный колодец. Тогда за рабо­ту... Человека, впервые приступа­ющего к рытью колодца, подчас смущает одно обстоятельство: не­обходимость копаться в узкой шахте на глубине 15—20 м. В об­щем-то это естественно, большин­ству людей свойственна боязнь замкнутого пространства, и автор все это испытал на себе. Однако, начиная проходить шахту с по­верхности земли, быстро привы­каешь к специфическим услови­ям работы, тем более, если креп­ление шахты прочное и подъемное устройство надежное. Тогда первоначальные страхи становят­ся иллюзорными, а работа по рытью колодца оказывается ра­ботой не хуже любой другой. Причем со временем делается все интересней, появляется спортив­ный азарт. А потому — прочь все сомнения и смелее за работу!

УСТРОЙСТВО ТРУБЧАТОГО КОЛОДЦА.

Устройство трубчатого колодца рассмотрим на примере сравни­тельно сложного колодца, типич­ного для северной части Москов­ской области, где существуют многометровые по толщине ва­лунно-галечниковые отложения. Камни этих отложений, плотно «упакованные» крепким суглин­ком, представляют исключитель­ную трудность для проходки скважины самодельным инстру­ментом и с помощью самодельно­го оборудования. Причем скважи­ну приходится бурить на глубину 20—50 м. Но все эти трудности преодолимы, и в Подмосковье по­строен «самостроем» и действует не один трубчатый колодец.

Р и с. 17. Устройство трубчатого ко­лодца при большом количестве ва­лунов: 1 — вспомогательная обсад­ная труба; 2 — основная обсадная труба; 3 — муфта; 4 — сальник; 5 — сетка; 6 — отстойник; 7 — пробка.

Скважину для такого трубчато­го колодца (рис. 17) стараются сначала сделать возможно боль­шего диаметра, обычно 300— 350 мм. Поскольку камни лежат, сверху, под двухметровым слоем глины, через такую скважину иногда легче поднять камень на поверхность, нежели дробить его в забое. Обсадную трубу для этой первой скважины делают из ка­кого-либо подручного материала, даже из досок или из кровель­ной жести. После проходки валунно-галечниковых отложений скважину начинают бурить под основную обсадную трубу.

Обсадную трубу нижним кон­цом опускают до верхней части водоносного слоя, а ниже поме­щают еще одну трубу — фильтр с отстойником.

В зависимости от глубины за­легания водоносного слоя, его строения и характера вышележа­щих пород трубчатый колодец может отличаться от приведенно­го на рис. 17 устройством водо­приемной части, а также иметь только одну обсадную трубу.

В конструкцию некоторых трубчатых колодцев входят так­же детали для подключения во­доподъемных насосов.

Трубчатый колодец, если он правильно построен и грамотно обслуживается, обеспечит водо­снабжение приусадебного участ­ка не хуже шахтного и не усту­пит ему в долговечности. К тому же он совершенно не пропускает поверхностные загрязнения при условии, что стыки обсадной тру­бы плотные и вода в нем не застаивается из-за малого объема водоприемной части. Этому спо­собствует также и то, что в него не опускают обычное ведро, а во­ду поднимают насосом. Исполь­зуя простейшее бурильное обо­рудование при благоприятных ге­ологических условиях, трубчатый колодец часто можно построить быстрее (всего за 2—3 дня и да­же за несколько часов) и на большую глубину, чем шахтный. Его сравнительно легко постро­ить, скажем, глубиной 25—30 м, 50 м и более. Но все это только в том случае, когда породы, кото­рые надо пройти скважиной, име­ют, как говорят, хорошую буримость.

Горных пород, слагающих зем­ную кору, великое множество, но для процесса бурения важна не их структура, а такие характери­стики, как плотность, твердость, устойчивость. Исходя из этого все породы по буримости можно раз­бить условно на три группы: пла­стичные, способные резаться и давать стружку; твердые, кото­рые могут только дробиться и раскалываться; сыпуче-плывучие, отличающиеся неустойчивостью, способностью оползать, осыпать­ся и заполнять пробуренную в них скважину. Практика бурения выработала соответственно и три типа рабочих буровых инстру­ментов.

Поэтому, прежде чем начать строительство трубчатого колод­ца, надо собрать наивозможно полные сведения о характере горных пород, которые придется пройти, чтобы достичь водонос­ный горизонт. Значительно усложняют дело твердые камен­ные слои или валунно-галечниковые отложения, особенно когда они залегают на глубине 10 м и более. Эти породы представляют грозное препятствие, пройти их с помощью самодельного инстру­мента исключительно трудно. И для того чтобы пробиться через такие породы, понадобятся более серьезное оборудование и инстру­мент. Советуем сначала прочи­тать все, что написано здесь о трубчатых колодцах, а потом еще раз хорошенько взвесить, стоит ли «городить» такое оборудование и пробиваться скважиной через каменный пояс. Не легче ли по­строить шахтный колодец?

АБИССИНСКИЙ ТРУБЧАТЫЙ КОЛОДЕЦ.

Когда твердые (каменные) по­роды отсутствуют или встреча­ются в небольшом количестве ме­стами, локально, а водоносный пласт состоит из рыхлых зернистых пород (песок средней круп­ности, смесь песка с галькой) и находится на глубине не более 7 м, проще всего сделать так на­зываемый абиссинский трубча­тый забивной колодец.

Очень интересные сведения об этом колодце можно почерпнуть в старой литературе. Вот выдерж­ка из работы К. И. Маслянникова «О земляном бураве, как сред­стве отыскания мест для колод­цев, и об абиссинском колодце»: «Абиссинский (или нортоновский) колодец, этот отличный снаряд, почему-то, к сожалению, забыт в практике и в специальной печати. Абиссинские колод­цы наделали вначале своего появления немало шуму в Европе по­сле английской экспедиции в Абиссинии, где сослужили хоро­шую службу при отыскании воды. Этот шум дошел и до нас, и колодцы появились в наших скла­дах, но вскоре были забыты. Главная часть абиссинского ко­лодца — наконечник из трубы внутренним диаметром 1/4, 1,1/2 и 2 дюйма и состоит из соответст­венно продырявленной газовой трубки вроде фильтра и снабжен­ного на конце копьевидным утол­щением, а внутри — клапаном в виде шарика (рис. 18). Следую­щая принадлежность — копер (легкий железный треножник) и баба. Когда желают получить во­ду в данном месте, устанавлива­ют треножник, навинчивают на­конечник на газовую трубу, на которую надевают бабу, и бабой заколачивают трубу в землю. Абиссинский колодец испытывал­ся в 1869 г. возле Царского Села в нескольких местах и с боль­шим успехом. Места избирались каждый раз или на основании опытов местных жителей, или по общим гидротехническим сообра­жениям.

Рис. 18. Абиссинский колодец.

Несмотря на то, что геологиче­ские условия Царского Села очень неблагоприятны для такого рода испытаний, так как там слои из­вестнякового камня залегают близко от поверхности земля, при помощи абиссинского колодца удалось получить свежую и хо­лодную воду в двух местах из пяти. В трех местах залегающий близко слой известняка застав­лял прекращать работу в самом начале, причем вбитый конец абиссинского колодца легко выко­лачивался и затем весь прибор переносился на другое место. В других двух местах найдены бы­ли лучшие условия. Так, в одном первое колено было вколочено в 10 минут на глубину 10 футов и вода показалась в трубке с уровнем в 3 фута... На конец трубки был навинчен насос, который давал сначала грязную воду, а за­тем, примерно через 1/2 часа, до­вольно чистую, в количестве 1 ведра в минуту. В последнем из выбранных для опыта пунктов были достигнуты наиболее инте­ресные результаты. Хотя верх­ние слои почвы оказались пере­полненными крупными камнями и с прослойками из крепкой гли­ны, тем не менее достоинство абиссинского колодца выказалось в значительной степени! Через 20 минут на глубине 2 сажени колодец был установлен и давал воду в количестве 1,1/2 ведра в минуту, которая сделалась через 1/4 часа светлою, годною для пи­тья. Снятие абиссинского колодца в этом последнем случае потре­бовало еще меньше времени, чем его установка».

В этой выдержке очень образ­но и ярко, живым русским язы­ком описаны простота и достоин­ства абиссинского колодца, в ча­стности, отмечена быстрота уста­новки его и снятия. Последнее определяет его ценность для вре­менного водоснабжения в поле­вых условиях. Однако в перво­зданном виде абиссинский коло­дец имеет некоторые недостатки: примитивный фильтр — просто перфорированная трубка (то есть трубка с мелкими отверстиями); наибольшая глубина подъема воды всего — 7 м. Последнее объ­ясняется конструкцией всасыва­ющего насоса, поднимающего во­ду только в результате разряже­ния, создаваемого в трубе, а оно, как известно, не может теорети­чески поднять столб воды выше 10 м. Вот практически и получа­ется — 7м.

В настоящее время этот коло­дец известен, пожалуй, только специалистам.

При желании абиссинский ко­лодец нетрудно сделать с сетча­тым фильтром. Устройство и тех­нология изготовления таких фильтров приведены ниже в раз­делах «Водоприемная часть труб­чатых колодцев» и «Водоприем­ники из трубчатых колодцев».

Подъем воды с глубины более 7 м может быть осуществлен с помощью погружного насоса или эрлифта, описанных в разде­ле «Водоприемники из трубчатых колодцев».

В журнале «Лесное хозяйство» (1959, № 4) С. И. Дундиковым приведено описание упрощенной технологии забивки абиссинского колодца. Для этого на выбранном месте для колодца роют шахту размерами 0,8x0,8х1 м. Затем, присоединив к фильтру трубу, на нее свободно надевают бабу мас­сой 25—30 кг. На расстоянии 1 м от фильтра на трубе укрепляют болтами стальной хомут — подбабок, состоящий из двух половин, а выше его на 1 — 1,5 м уста­навливают второй хомут с двумя блоками (рис. 19).

Рис. 19. Установка абиссинского колодца без треноги: 1 — хомут;