Когда загородный дом нельзя подключить к муниципальной системе водоснабжения, возникает необходимость создания индивидуального источника воды. Для этой цели самым распространенным вариантом является копка колодца, который служит источником как для питьевой, так и для технической воды.
Колодец – это наиболее экономичный способ получения воды, для осуществления которого не требуется использование тяжелой техники, такой как экскаватор или буровая установка.
При наличии необходимых знаний можно самостоятельно построить колодец и обеспечить свой дом водой. Однако, прежде чем начать, важно ознакомиться с теоретическими аспектами данного процесса.
Мы поможем вам выбрать подходящее место для копки колодца, проведем анализ геологических условий, которые вы сможете изучить сами. Также мы предложим различные варианты обустройства водозаборных точек и опишем пошаговые инструкции для их реализации.
Краткое содержание статьи
Кратко о залегании грунтовой воды
Основной задачей строительства колодца является доступ к водоносному слою, который обеспечит семью необходимым количеством питьевой или технической воды. Питьевую воду используют по назначению, техническую – для полива, уборки и других хозяйственных нужд.
На этапе планирования следует четко определить, какой из типов воды будет добываться, так как от этого зависит глубина и устройство колодца. Эти категории воды различаются по уровню загрязнения.
В технической воде содержится больше минеральных частиц, возможно наличие запаха и легкой мутности. Питьевая вода, напротив, должна быть абсолютно прозрачной, без каких-либо запахов и посторонних вкусов.
Породы земной коры располагаются слоями, в пределах которых грунты обладают схожими физико-механическими свойствами и структурой.
Водоносные слои – это те, которые состоят из одинаковых по составу и структуре пород и могут содержать грунтовую воду. На геологическом срезе они выглядят как полосы различных ширин, располагающиеся под углом или почти горизонтально.
Верхняя граница водоносного слоя называется кровлей, а нижняя – подошвой. В зависимости от толщины этого слоя и требуемого объема воды колодец может вскрывать только кровлю, пересекать до 70% пласта или достигать его подошвы.
Кровля водоносного слоя также выступает в качестве подошвы для верхнего слоя, тогда как подошва является кровлей для нижележащего.
Существует два основных способа появления воды в слоях пород:
- Проникновение атмосферной влаги или воды из ближайших водоемов. Вода легко проходит через водопроницаемые отложения, к которым относятся пески, гравий и другие сыпучие материалы. Этот процесс называется инфильтрацией, а слои, пропускающие воду, называются водопроницаемыми.
- Конденсация влаги в слоях, находящихся между двумя водоупорными слоями. Глины, суглинки и скальные формации, не имеющие трещин, не пропускают влагу. Вода в таких условиях может быть напорной: при вскрытии уровень может подняться, иногда даже фонтанируя.
Трещиноватые скальные породы способны удерживать воду, но обычно напор у них низкий. Химический состав такой воды зависит от породы, в которую она попадает. Известняки добавляют известь, доломиты – магний, а гипс и каменная соль – хлористые и сернокислые соли.
Подземные воды формируются благодаря инфильтрации осадков или воды из ближайших водоемов, а также из-за конденсации внутри слоя.
Тем, кто хочет самостоятельно построить колодец, следует учесть следующее:
- Наличие водоупорного слоя над водоносом предотвращает загрязнение водой извне. Воду, добытую из такого водоносного слоя, можно считать питьевой.
- Отсутствие водоупора над водоносом означает, что полученная вода относится к категории верховодки и может использоваться только для хозяйственных нужд.
Если же владельца участка интересует техническая категория воды, достаточно вскрыть слой с верховодкой, при этом ствол колодца будет короче, чем в случае с питьевой водой.
Тем не менее, уровень верховодки может быть непостоянным. Летом и зимой он зачастую ниже, чем в дождливые осенние и весенние месяцы, и, следовательно, запасы воды будут меняться в зависимости от сезонов.
Пласты, которые способны отдавать воду при вскрытии, называются водоносными, тогда как породы, не пропускающие влагу, именуются водоупорными.
Для того чтобы получить стабильное количество воды, необходимо пройти верховодку и углубиться в нижележащий водоносный слой. Обычно между ними находятся несколько проницаемых и водонепроницаемых слоев, что повышает шансы на достижение питьевой воды.
Однако при этом ствол колодца будет значительно длиннее, что потребует больше материалов, времени и усилий на его строительство.
Питьевая вода должна пройти проверку в местном санитарно-эпидемиологическом службе. На основании полученных анализов будет сделан вывод о ее пригодности, в необходимых случаях будут предложены меры по очистке.
Типовая схема колодца шахтного типа
Шахтный колодец – это распространенный вид индивидуальных источников водоснабжения. Его диаметр достигает максимума, что позволяет владельцу самостоятельно создавать выработку при помощи простой лопаты. Форма колодца чаще всего бывает круглой, квадратной, реже прямоугольной.
Диаметр или длина стенок квадратного колодца варьируются от 0,8 до 1,2-1,5 м. Стоит обратить внимание, что слишком большой диаметр не всегда приводит к увеличению дебита. Водный объем в широком колодце не существенно больше, чем в узком, так как дебит определяется характеристиками водоносного слоя, а не размерами коллектора. Однако разницу в затратах на строительство довольно очевидно заметить.
Для питьевых нужд используют только воду, добытую из водоносного слоя, перекрытого водоупорными пластами, а также артезианскую воду из артезианских скважин.
Основные структурные элементы
Глубина колодцев обычно не превышает 30 м. Для более глубоких выработок разумнее использовать буровую установку. То же касается случаев, когда требуется создать колодец в скальных или полускальных породах, так как сделать это вручную возможно только с большими трудностями.
Эффективно копать колодцы в тех грунтах, которые можно обрабатывать лопатой, таких как пески, суглинки и глины.
Структурные элементы шахтного колодца включают:
- Водоприемная часть – нижняя часть стен колодца, предназначенная для приема грунтовой воды. Если водоносный слой достаточно продуктивен, тогда вода поступает исключительно через дно. В противном случае, если дебит невелик, в стенках колодца делают отверстия для бокового прихода воды.
- Ствол – участок колодца от поверхности до статического уровня воды. Он может быть деревянным, бетонным, собранным из железобетонных колец, каменным или кирпичным. Ствол должен быть герметичным, чтобы избежать загрязнения и проникновения нежелательных веществ.
- Оголовок – верхняя часть колодца, которая обеспечивает безопасное использование источника и предотвращает загрязнение воды. Он должен находиться на высоте не менее 60 см над землей, оптимальной высотой считается 80–90 см. Оголовок также включает крышку для защиты воды от загрязнений и устройство для подъема воды с помощью ведра.
Вокруг соединения оголовка с верхушкой колодца создается глиняный замок, выступающий в роли барьера для почвенной воды и загрязнений с поверхности. Это траншея глубиной ниже уровня сезонного промерзания, шириной около 50 см, заполняемая мятой глиной.
Уплотнение глины должно производиться таким образом, чтобы не возникали трещины при высыхании. Сверху замка устанавливается отмостка из железобетона, кирпича или бутового камня шириной 1-1,5 м и с уклоном от стенок оголовка 0,01.
Согласно СНиП 2.04.02-84, шахтные колодцы должны располагаться в верхних слоях безнапорных водоносных пластов, образованных рыхлыми породами.
Классификация по водоприемной части
Колодцы классифицируют в зависимости от степени погружения водоприемной части в водоносный слой:
- Несовершенный. В этом типе водоприемный элемент частично заглубляется в водоносный слой, и вода поступает через дно, при необходимости – через боковые отверстия.
- Совершенный. Водоприемная часть полностью пересекает водоносный слой и располагается днищем на кровле ниже лежащего водоупора, обеспечивая приток воды через боковые отверстия.
- Совершенный с зумпфом. По конструкции он аналогичен предыдущему типу, с той лишь разницей, что водоприемный сегмент заглубляется в водоупор, создавая резервуары для накопления воды.
Также существует альтернативный способ создания резервуара: водоприемная часть имеет форму усеченного конуса, напоминающего шатер. Конусовидное основание используется, если толщина водоносного слоя превышает 3 м; если меньше, предпочтительнее проектировать зумпф.
В несовершенном колодце крепление шахты не достигает нижележащего слоя, а в совершенном – касается водоупорного слоя и опирается на него.
Оптимальная схема для частных потребителей
При выборе конструкции подводной части шахтного колодца важно ориентироваться на реальную потребность в запасах воды. Если не извлекать избытки, они могут застаиваться, что приведет к потере вкусовых качеств и загниванию. Поэтому для водоснабжения частных хозяйств рекомендуются несовершенные колодцы без запасных резервуаров.
Согласно многолетнему опыту, нецелесообразно углублять водоприемник несовершенного колодца ниже 0,7 от высоты водоносного слоя. Если соблюсти это условие, объем поступающей воды останется на должном уровне, что предотвратит необходимость создания дополнительных отверстий в стенах колодца.
В стандартном несовершенном источнике дно wyposażивается трехслойным фильтром. В начале укладывается 10 см песка, потом 15 см гравия или щебня с песчаной прослойкой, и, наконец, добавляется 15 см крупной гальки, гравия или щебня большего размера.
Когда водоприемный участок колодца находится в области разжиженного грунта — плывуна, дно обустраивают настилом из досок, в котором выполняются просверленные отверстия и щели для водоотведения.
При выборе конструкции водоприемной части следует учесть, что объем запасенной в колодце воды должен соответствовать ежедневным потребностям, иначе это может привести к застою и загрязнению воды.
Самостоятельные гидрогеологические изыскания
Для предварительной оценки глубины шахты можно пройтись по соседним участкам и выяснить, на каком уровне находится вода в ближайших колодцах. Следует уточнить, были ли колодцы выкопаны для технических нужд или для питьевой воды, а также стабильно ли у них держится уровень грунтовых вод.
Важно также выяснить, насколько сложно было загрязнять шахту при бурении, и встречались ли крупные валуны в процессе копки.
Метод опросов подходит для участков на равнине с небольшой рельефностью, ведь на таких территориях слои горных пород располагаются почти горизонтально, что напоминает естественный рельеф.
Уровень грунтовых вод находится примерно на одном уровне, так как в водопроницаемых породах действуют законы сообщающихся сосудов. Разница в длине шахты может быть обусловлена лишь различиями в высоте устьев колодцев.
Заблаговременно можно определить уровень залегания подземных вод в планируемом месте строительства в равнинной области, опираясь на соседний колодец. Для этого потребуется барометр-анероид.
На шкале этого устройства есть деления с шагом 0,1 мм, где каждое деление соответствует 1 метру разницы высоты.
Например, если у действующего колодца значение составляет 634,7, а на месте будущего колодца прибор показывает 633,8, это значит, что подземная вода залегает на глубине 9 метров.
Сравнив показания барометра-анероида между колодцем соседей и местом будущих работ, вы сможете определить глубину залегания подземных вод.
Методы опросов менее действенны в регионах с высоким залеганием скальных и полускальных пород, а также если вам предстоит добывать трещинную воду, источники которой встречаются разрозненно и иногда могут переходить в соседние слои.
Опросы тоже не слишком эффективны в областях с ярко выраженной холмистостью, где невозможно представить геологическую структуру без дополнительных изысканий. В таких случаях целесообразно обратиться в местный проектный центр водоснабжения или гидрогеологическую службу.
Дополнительные сведения о поисках водоносных слоев можно найти в данной статье.
Где устроить объект водоснабжения
Процесс выбора места для индивидуального источника водоснабжения часто сопряжен с трудностями, особенно если участок уже занят значительными постройками.
Желая максимально использовать пространство, при планировании строительного места под колодец рекомендуется придерживаться следующих принципов:
- Питьевой колодец необходимо размещать на расстоянии не менее 20-25 м от навозных куч, туалетов, бань, свалок и других потенциальных источников загрязнения.
- Колодец нельзя устанавливать на склонах рек или оврагов, так как поток подземной воды будет направлен вниз, что существенно снизит дебит.
- Расстояние от колодца до фундамента дома или хозяйственного строения должно составлять не менее 5 м, иначе потоки воды могут способствовать вымыванию грунта под фундаментами, что приведет к их осадке.
Нежелательно размещать колодец рядом с водоемами с стоячей водой, так как вода из них будет фильтроваться через проницаемые слои грунта, что представляет опасность для питьевой воды.
Согласно санитарным нормам, между колодцем и указанными объектами должно быть не менее 20 м, а в идеале 50 м.
Категорически запрещено размещать колодец вблизи источников биологического и химического загрязнения, а также на склонах, у оврагов и на берегу рек.
Технологии строительства шахтных колодцев
Основная практика создания колодца заключается в формировании стенок, обеспечивающих укрепление шахты.
В зависимости от выбранного материала для стенок колодца, работы могут быть выполнены по одной из трех проверенных технологий:
- Возведение стенок со дна заранее вырытой шахты. Эта методика чаще всего применяется при строительстве кирпичных и каменных колодцев с основанием на водоупорном слое. В целях безопасности проводятся временные крепления стен.
- Наращивание стенок сверху строящегося колодца с одновременным опусканием. Это наиболее распространенный и безопасный способ, который предполагает параллельное ведение строительных работ и проходку. Применяется для колодцев со стенами из бетонных колец и сборных конструкций.
- Наращивание стенок снизу с одновременной проходкой. Такой метод используется в случаях, когда деревянный крепеж застревает в процессе работы. В таких ситуациях размеры выработки уменьшаются, и к условному дну крепятся дополнительные элементы.
Альтернативным решением для нижнего наращивания может стать бурение скважины внутри колодца. Вызывайте бурильщиков, если в процессе копки вы встретили большой валун, который трудно удалить вручную.
Если глубина колодца не превышает 6 м и стенки шахты не требуют особого укрепления, лучше выполнять строительство с основания выработки.
В процессе сооружения шахтного колодца должны участвовать не менее трех человек: один работает на «забое», двое страхуют его на поверхности.
Кладка кирпичей в колодцах с криволинейными формами относится к высоко сложным задачам, требующим от исполнителя навыков и опыта.
Вариант #1 — строительство колодца с фундаментом
Строительство начинается с создания бетонного фундамента. Для этого из места проведения работ отводят воду. Землю тщательно утрамбовывают и выравнивают, на поверхность укладывается щебенистая подушка.
Опалубка для фундамента собирается на поверхности, затем ее устанавливают на подготовленное дно шахты. Рекомендуется застелить внутреннюю часть опалубки полиэтиленом для гидроизоляции основания.
Для заливки фундамента следует использовать раствор из цемента и щебня без песка. Бетонирование выполняется в один заход, без промежутков.
Пояснение к схеме: 1 — бетонная подушка, 2 — цементный раствор, 3, 4 — 1-й и 2-й ряд по 1,5 кирпича, 5 — 3-й ряд и далее, 6 — арматурный каркас, 7 — фильтрующий заполнитель.
После застывания бетона выполняется разметка:
- Для круглого колодца разметка производится путем вычерчивания его внутренней окружности и определения центра.
- Для прямоугольного колодца разметка осуществляется путем обозначения внутренних и внешних краев стен. Отмечаются и продольная, и поперечная оси.
Арматура включает как горизонтальные, так и вертикальные элементы. Горизонтальные хомуты размещаются в швах кладки снаружи ствола. Вертикальные прутья устанавливаются через толщину стенки восемь раз. Это расстояние должно сохраняться между всеми элементами армирования.
Толщина раствора для кладки арматуры должна обеспечивать полное покрытие вертикальных стержней с запасом 2 см. Запас в горизонтальных швах составляет 0,4 см.
Кладка стенок колодца с круглыми формами осуществляется тычковыми рядами. В зависимости от глубины выработки кладется 1, 1,5 или 2 кирпича, строиться ярусами по 1,2 м. Перекрытие рядов выполняется с обязательным смещением нового ряда относительно предыдущего на четверть кирпича.
Стенки колодцев округлой формы можно возводить при помощи 1–1,5 или 2 кирпичей, в зависимости от глубины колодца, с использованием тычковых рядов.
Строительство со дна должно осуществляться с участием двух человек. Один мастер укладывает кирпичные блоки, а помощник подготавливает и подает необходимые материалы. Важно регулярно проверять вертикальность и горизонтальность рядов с помощью уровня и отвеса. Работы могут проводиться с надстроенных лесов. Если колодец строится из трех кирпичей, возможно проводить кладку по стенам.
Вариант #2 — колодец из бетонных колец
Наиболее выгодный, быстрый и простой способ – это использование бетонных колец, произведенных на заводе и оборудованных ступенчатым или скошенным фальцем на торцах.
Тем не менее, бетонированные кольца можно изготовить и самостоятельно. Для этого нужно соорудить опалубку из двух разборных колец, сделанных из листового металла или соединенных досок. Иногда опалубке придается наклонная форма для более удобного наращивания единой конструкции.
Простое и экономически выгодное решение для строительства колодца – это использование бетонных колец или монолитное бетонирование.
Производство колец может осуществляться непосредственно на строительном объекте. В опалубке расположите арматуру: минимум 5 вертикальных прутков на расстоянии 25 см друг от друга. Горизонтальная арматура размещается через каждые 20 см, прикрепляясь к вертикальным элементам с помощью вязальной проволоки.
Для приготовления раствора необходимо использовать цемент не ниже марки М400, очищенный песок, а также щебень или гравий. Раствору требуется 2-3 дня для застывания, после чего кольцо закладывается в грунт путем подкопа под нижним краем. Далее изготавливается следующий элемент, который устанавливается на уже уложенный.
В результате формируется ствол, имеющий своеобразные ступеньки, которые позволяют мастеру перемещаться вверх и вниз внутри строящегося колодца.
Типичные размеры колец следующие: внутренний диаметр – 0,8-1,2 м, толщина стенки для бетонного колодца – 10-12 см, для железобетонного – 6-8 см, высота кольца – от 0,7 до 1,2 м (+)
Этапы сооружения ствола из заводских железобетонных колец:
- Сначала необходимо разметить участок, по которому будет выбираться грунт на высоту кольца.
- В шахту помещается первое железобетонное кольцо с режущей кромкой внизу.
- На верхнем стыке вдоль фальца прокладывается шнур диаметром 1 см, пропитанный битумом или смолой.
- На первое кольцо устанавливается второе, между элементами заполняется шов бетонным раствором.
- С двух противоположных сторон под нижним кольцом грунт подкапывается с помощью саперной лопаты или обычной совковой лопатки с укороченной ручкой, предварительно выбирая и подавая грунт из центра выработки.
- В образовавшиеся углубления ставят чурки или аналогичные приспособления, все они должны быть одной высоты.
- Подкапывание под кольцом продолжается с перпендикулярных сторон, в углубления также помещаются чурки.
- Аналогичные действия проводятся под остальной частью кольца, при этом грунт внутренней части выработки выбирается.
- Из-под полностью подкопанного кольца убираются чурки, и под собственным весом кольцо проваливается.
Согласно данной методике продолжают работу до тех пор, пока второе кольцо не будет полностью погружено в грунт, после чего устанавливается третье кольцо. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не появится подземная вода и проходка не достигнет водоносного горизонта на необходимую глубину.
