Существует не­сколько видов колод­цев: шахтные, трубчатые или буровые скважины.

Воды в колодцах бывают артезианские, грунтовые, надмерз­лотные, межмерзлотные и др. Самое широкое распространение получили грунтовые воды, которые залегают обычно на глубине 10 — 20 м в толще гравийно-песчаных пород и чаще всего исполь­зуются для водоснабжения, иногда с небольшим напором. Состав воды преимущественно доброкачественный с температурой от +7 до + 12°С. Питьевая вода должна быть чистой и прозрачной, не иметь запаха и какого-либо привкуса. Пригодность питьевой воды определяют бактериологическим анализом.

Вода залегает на различной глубине: верховодка — до 4 м; почвенная — до 10 м; грунтовая — до 40 м и артезианская — более 40 м. Грунтовая вода может залегать на одном или нескольких уровнях-горизонтах. Вода, которая находится ниже линии про­мерзания грунта, всегда бывает на одном уровне, и температура ее не изменяется от погодных условий. Эта вода пригодна для употребления без специальной очистки и имеет приятный вкус.

Устройство колодцев начинают прежде всего с отыскания во­ды под землей, заготовки материала и инструмента.

К признакам неглубокого залегания воды относят:

1. Места с зеленой и густой травой, появляющиеся на поло­гих, неглубоких балках во время засухи в июне, июле, августе.

2. Туман различной плотности, появляющийся к вечеру над поверхностью земли в местах, где нет рек, озер, болот, прудов. Там, где туман плотный, имеется вода.

3. Уровень ручьев, рек, озер и т. д. там, где они имеются.

4. Влаголюбивые растения (камыш, осока и т. д.), имеющиеся на растительном покррве

5. Места скопления в воздухе комаров или мошек летом после захода солнца.

6. Места образования проталин и наледи в снежном покрове.

7. Места ярко-зеленой растительности в долинах, когда травя­ной покров уже увял.

Вода может быть также в речных поймах, в долинах, на участ­ках с оползнями и др.

Необходимо помнить, что воду из любого вновь выстроенного колодца необходимо проверить в санитарно-эпидемиологической станции. До проверки воду можно применять только хорошо про­кипяченную.

При правильном устройстве колодцы служат длительное время. Колодцы устраива­ют обычно на наибо­лее высоком месте усадьбы, на расстоя­нии лучше 30 м от уборной, скотного дво­ра, выгребной ямы и т. д.

ШАХТНЫЕ КОЛОДЦЫ

Шахтные колодцы делятся на два вида: ключевые, в которые грунтовая вода поступает через дно, и сборные, в которые грун­товая вода поступает через нижнюю и боковые стенки. В СССР насчитывают сотни тысяч шахтных колодцев.

У ключевых колодцев стенки сруба в водоносном слое делают водонепроницаемыми, у сборных в стенках сруба на нужной вы­соте водоносного слоя предусматривают круглые или вертикаль­ные и горизонтальные отверстия. Они необходимы для собирания воды на дне колодца, стекающей с боковых стенок шахты.

Глубина шахтных колодцев чаще всего не превышает 10 — 30м и реже — 40 — 50 м. Вообще глубина колодцев желательна не менее 10 м, а при соответствующей чистоте окружающей территории вода в них отвечает санитарным требованиям.

Обычно колодцы заглубляют в водоносные породы на 1 — 2 м. Дно колодцев покрывают слоем гравия толщиной 200 — 300 мм. Эти колодцы чаще выполняют ручным способом. В зависимости от потребления воды бывает достаточен водоносный слой глуби­ной в 1 м. При небольшом расходе воды глубину водоносного слоя не следует увеличивать из-за застаивания и порчи воды. В случае малой водообильности водоносного слоя сруб колодца устраивают с уширением внизу.

Чистить колодцы следует не реже одного раза в год, снимая со стенок слизь, мох, тину, а со дна ил и песок. Чистить надо так, чтобы не углубить дно колодца.

Шахтные колодцы строят из дерева, камня, бетона, кирпича (отборного), керамических сегментов. Форма колодцев может быть квадратной, шестигранной, круглой.

Размеры колодцев зависят от их глубины и могут быть от 0,8X0,8 до 1,5X1,5 м или круглые такого же диаметра. В процессе строительства шахту роют на 200 — 300 мм больше внешних размеров сруба, чтобы грунт не мешал нормальной осадке сруба.

ДЕРЕВЯННЫЕ КОЛОДЦЫ

Для строительства срубов таких колодцев применяют различ­ную древесину. Лучшей считаются ольха, липа, береза, придаю­щие воде меньший привкус, но эти породы не прочны.

Мастера-колодезники считают, что на нижние венцы сруба лучше использовать сухую выдержанную древесину из ольхи, ивы, березы, а на верхние — из дуба. Сосна намного хуже дуба. Древесина пихты и осины придает воде не­приятный привкус.

Рис. 16. Деревянные колодцы:

a — режущий нож; б — укладка поддерживающих бревен под сруб; в — колокол (шатер); 1 — камень; 2 — клин; 3 — бревно

Древесина должна быть сухой, без гнили, жуков-древоедов, грибка и других пороков. Срок службы сруба зависит от качест­ва древесины: дуба — 20 — 25 лет, сосны — 20, вербы, осины — 5 — 8 лет. Ель слаба, и ее лучше не применять для строительства. Древесину берут толщиной 180 — 220 мм, толще 220 мм рас­пиливают пополам и получают пластины. Сруб рубят так, чтобы венцы плотно примыкали друг к другу, а сторона бревен, обра­щенная вовнутрь, стесывалась на плоскость. Это рекомендуется и для наружной стороны.

С внутренней и наружной сторон брев­на сруба желательно острогать, чем обеспечивается более легкое опускание-оседание сруба в шахту, так как он скользит по грун­ту. Угловые соединения выполняют в лапу. Для прочности венцы сруба соединяют круглыми или прямоугольными шипами одним, а лучше двумя с каждой стороны.

Венцы выполненного сруба метят и устанавливают строго по~ отвесу. Отдельные венцы скрепляют между собой брусьями, жердями, толстыми досками и гвоздями нужной длины. Такое скрепление выполняют посередине сруба с каждой стороны, но лучше делать по два скрепления ближе к углам.

Сруб глубоких колодцев наращивают сверху. Для облегчения опускания основание сруба (один нижний или больше венцов) делают для уширения из более толстых бревен или брусков, но так, чтобы это уширение приходилось на наружную сторону. Ниж­нюю часть сруба изготовляют специальной формы и часто снаб­жают режущим ножом из толстой листовой, полосовой или уг­ловой стали (рис. 16,а). Это облегчает срезание грунта.

При опускании стенки сруба должны идти без перекосов, по­ложение стенок часто проверяют веском. Грунт выбирают так, Чтобы между наружной стороной сруба и грунтом было неболь­шое пространство. Подрывать грунт рекомендуется на три-четыре венца.

В плывунах дно сруба устраивают расширенным, т. е. коло­колом (шатром), рис. 16,в. В этом случае сруб легче входит в грунт, так как после колокола шахта будет достаточно широкая во сравнению с верхней частью сруба и засыпаемый рыхлый грунт не будет мешать его опусканию.

Часто устраивают ящик без дна, который ставят вниз, а на него сруб. Ящик делают шире сруба. Внизу ящика можно устро­ить башмак или раму. Бездонные ящики делают с горизонталь­ным расположением досок, с зарубанием в лапу без остатка или с шипами, и с вертикальным расположением досок, которые кре­пят гвоздями к наружным сторонам двух рам. Башмак с режу­щим ножом ставят под ящиком (шатром) или срубом.

Опускное наращивание бывает сверху и снизу. Можно вы­рыть яму-шахту на глубину воды и собрать в ней сруб.

При наращивании стенок колодца сверху (обычно у глубо­ких) под срубом на дне шахты под основной рамой подрывают грунт, стенки колодца опускают, а сверху наращивают. При на­ращивании стенок колодца снизу обычно его крепят деревом (чтобы сруб не мог внезапно опуститься и привести к несчаст­ному случаю) и поступают так. С двух противоположных сторон роют продолговатые ямы (заклады или печуры), в которые за­тем закладывают куски бревна — «залоги» или «срубины». Они должны быть длиннее бревен сруба на 500 — 700 мм.

Сначала та­кое бревно ставят с одной стороны сруба, а затем — с другой, и после — под все остальные. Таким образом сруб удерживается в одном и том же положении. Далее поочередно вынимают залоги, подводят три-четыре венца и закладывают вновь залоги. В этом случае опускание сруба исключается, так как он удерживается «залогами».

Концы «залогов» с внутренней стороны сруба подкли­нивают деревянными клиньями или камнями, поджимая их к ра­нее уложенным венцам. Венцы должны быть тщательно припа-зованы друг к другу, без щелей, сквозь которые в колодец могут попасть земля, глина, песок, загрязненная вода.

В грунтах-плывунах от устройства печур отказываются. При плотном грунте «залоги» делают не через три — шесть венцов, а через 2 — 3 м или больше. В хорошем плотном грунте сруб опу­скается ровно и достаточно быстро. Грунт под нижним венцом можно подрывать на такую высоту, чтобы сруб мог опускаться на два-три венца сразу.

Строительство колодцев разными способами

Неглубокие колодцы устраивают так. При глубине колодца 4 — 6 м и несильном притоке воды можно сразу вырыть шахту на всю глубину, и если требуется, то временно укрепить ее стенки, чтобы грунт не обвалился. Дно шахты выравнивают, укладывают на него лежни, а на них настилают пол из досок с зазорами, нужными для прохода воды. Затем устанавливают венцы сруба. В этом случае лежни, доски и нижнюю часть сруба рекоменду­ется выполнить из дуба.

Вместо пола на дно колодца насыпают гравий или щебень.

Колодец с наращиванием сруба сверху из дерева устраивают так. Сруб для колодца выполняют обычным способом. Сначала роют шахту глубиной 3 — 6,5 м. Стены крепят, дно хорошо вырав­нивают. Опускают первый венец, на него второй и т. д., т. е. на­ращивают до тех пор, пока сруб не возвысится на три — пять вен­цов выше уровня земли.

Затем на дне шахты, под стенами сруба, выбирают грунт на глубину 200 — 300 мм, но только под серединами стенок, под углами его не трогают. Далее одну стенку под­пирают одной или двумя -подкладками и подбивают клинья. Та­ким образом подпирают все стенки сруба. Затем подрывают грунт в углах сначала с двух смежных сторон, затем с последую­щих по порядку. Эту работу надо выполнять так, чтобы устроить ямку в середине шахты с уклоном от стенок колодца. В ямку будет сползать выдавленный и плывущий грунт, стекать вода.

Для выемки грунта над шахтой ставят две прочные стойки с на­дежно привязанной поперечиной и блоком. Применяют прочную веревку, .бадью или ведро. После этого вынимают клинья и под­кладки, и сруб равномерно опускается. Чтобы сруб не разорвался, его скрепляют по высоте. По мере опускания сруба его наращи­вают сверху, тщательно проверяя выполненную работу в после­довательности, приведенной выше.

Бывает, что сруб не опускается в шахту на всю глубину вы­нутого грунта, тогда его осаживают, нанося удары по верхнему концу обухом топора, кувалдой или деревянным молотом-барси-ком массойг 5 кг и больше. Чтобы древесина не сминалась, на верх венца кладут брус или доску и держат ее во время осажи­вания.

Когда между стенками сруба и грунтом шахты наблюдается большое трение и от ударов сруб опускается плохо или совсем не опускается, то венцы сверху наращивают на высоту 700 — 800 мм, врубают в верхний венец крест-накрест четыре бревна длиной в 2 — 3 раза большей, чем стороны сруба.

На концы этих бревен кладут настил из пластин, досок, горбылей (которые крепят гвоздями) и на него постепенно по всем сторонам насы­пают вынутый грунт, укладывают кирпичи или камни. Нагрузка иногда достигает нескольких тонн, и сруб постепенно начинает оседать.

Колодец с наращиванием сруба снизу устраивают так. Это приходится делать, когда опускаемый сруб застрял так, что ни­какая нагрузка не опускает его.

Тогда нижние венцы сруба вместо бревен заменяют пласти­нами, подводимыми снизу. Для этого подрывают грунт с одной стороны и в образуемое пространство вставляют приготовленное звено сруба, прижимая его вплотную к нижнему венцу клиньями. Таким образом вставляют все стороны сруба.

Чтобы сруб не опустился сразу, что небезопасно, отдельные венцы изготовляют из бревен длиной на 600 — 700 мм больше но­минальной длины остальных бревен. При помощи полученных пальцев сруб будет опираться на стенки шахты.

Колодец в плывунах устраивают так. Плывун — это очень мел­кий песок, насыщенный водой. Рыть такой грунт без отлива воды практически невозможно. Приходится устраивать шпунтовые стенки, что отдельным застройщикам не всегда под силу.

Большое внимание уделяют верхнему строению колодца, или его головке. Головку выводят на высоту 0,9 — 1 м над землей, обивают с наружной стороны досками как можно плотнее, чтобы через щели сруба не проникали пыль, мусор, листья и т. д. В районах с очень морозными зимами обшивку головки делают двойной с отступом от сруба на 100 — 150 мм.

Образовавшуюся пазуху заполняют опилками, стружкой или их смесью, можно шлаком или другим теплоизоляционным материалом. Это пре­дохраняет воду в колодце от замерзания.

Крышка и навес предохраняют воду в колодце от загрязне­ния. Отверстие колодца закрывают крышкой на петлях или дви­гающейся в пазах продольных брусков. Навесы над колодцами (часто называют зонтами) делают разных конструкций и разме­ров (рис. 17).

Санитарные требования к колодцам

Территорию вокруг колодцев осушают с помощью дренажа. Вокруг сруба выбирают грунт на ширину 0,7 — 1 м и глубину 2 — 2,5 м. Траншею заполняют мятой жирной глиной и плотно трам­буют ее, сверху покрывают камнем и бетоном, устраивая таким образом гидроизоляционный замок. При незначительном расходе воду следует систематически от­качивать из колодца.

Дно колодца следует засыпать гравием или каменным щеб­нем слоем не менее 250 мм. Больше — лучше. Рекомендуется не реже раза в месяц осматривать колодец, определять его загряз­ненность и удалять случайно попавшие в него различные пред­меты. Осматривать колодец лучше всего при помощи электролампы, опущенной в него на шнуре.

Поднимают воду также при помощи воротов различной конст­рукции или применяя всевозможные насосы.

При строительстве колодца, его осмотре и ремонте надо си­стематически проверять наличие в нем газа. Прежде чем спу­ститься в колодец, опускают в него зажженную свечу или пук соломы. Если они горят, газа нет, если гаснут, газ имеется.

Удаляют газ так: многократно опускают в колодец ведро или бадью или же пук соломы и тем самым вымахивают его. Можно опустить в колодец большой пук зажженной соломы и тем самым выжечь газ.

Сгнивший сруб разбирают и заменяют новым, точно таким же по размеру. Часть сруба, находящаяся в воде, обычно лучше сохраняется, но лучше заменить сруб полностью.

В некоторых каменных (рис. 18) и особенно бетонных колод­цах на стенках быстро образуется слизь, придавая воде неприят­ный запах. Слизь приходится систематически удалять. У деревян­ных колодцев этого не происходит или слизь накапливается весь­ма медленно.

Каменные колодцы выполняют из бутовой или кирпичной клад­ки или специальных керамических сегментов. Форма колодцев — круглая, кладку ведут с толщиной стенок в 1 — 1¹/₂кирпича, т. е. 250 — 370 мм. В глубоких колодцах толщина стенок должна быть не менее 370 мм. Кладку ведут на глиняном растворе, но прочнее и лучше — на цементном. Часть колодца, находящуюся в воде, обязательно нужно выкладывать на цементном растворе.

Каменные колодцы выполняют в следующей последователь­ности. Прежде всего роют шахту на возможно доступную глуби­ну и несколько шире внешнего диаметра колодца. Стенки шахты укрепляют. Чем глубже шахта, тем тщательнее укрепляют ее стенки. Дно шахты хорошо ровняют по уровню и опускают на нее основную раму в виде кольца на 30 — 50 мм шире внешнего диаметра колодца.

Эту раму изготовляют из двух-трех рядов досок общей толщиной. 100 — 150 мм, желательно дубовых, и скреп­ляют гвоздями такой длины, чтобы можно было загнуть их кон­цы, более прочно скрепляя кольца. Нижнюю сторону рамы сте­сывают на «ус» или же крепят режущий башмак из любой стали.

Чтобы кладку можно было сжать прочнее, следует изготовить нужное количество промежуточных колец из дубовой или другой древесины (дубовая предпочтительнее), но уже первой рамы на 30 — 50 мм. Делают эти кольца из досок толщиной 70 — 80 мм и скрепляют гвоздями.

БЕТОННЫЕ КОЛОДЦЫ

Колодцы из бетонных колец (рис. 19) монтировать легче, чем кирпичные или каменные. В зависимости от условий можно де­лать и монолитные колодцы, но при их монтаже требуются дли­тельные перерывы в работе, которые необходимы для твердения бетона.

Бетонные кольца могут быть самые простые, без так называе­мого замка. Чтобы при монтаже они не сошли с места, их скреп­ляют между собой в четырех — шести местах стальными скобами. Для этого в кольцах оставляют отверстия, а концы выступающих скоб загибают.

В зависимости от глубины колодца кольца делают высотой 700 — 1000 мм, диаметром 800 — 1000 мм. Толщина стенок колец из бе­тона — 90 — 120 мм, из железобетона — 50 — 90 мм. Масса колец очень большая. Железобетонные кольца диаметром 1000 мм и такой же высоты, толщиной 50 мм весят 380 кг. Для удобства подъема такие кольца делают меньшей массой, высотой 300 — 500 мм.

Кольца армируют стальной арматурной проволокой. Для вер­тикальных стержней, которых ставят от 4 до 6, берут арматур­ную проволоку толщиной 8 — 12 мм, а для горизонтальных, кото­рых ставят от 12 до 15, толщиной б — 8 мм. Проволочные кольца располагают по окружности через 60 — 80 мм.

Вертикальные стержни должны образовать два ушка, за кото­рые поднимают кольца. После установки стержней на место уш­ки срезают. В каждом пересечении арматуру скрепляют мягкой проволокой диаметром до 2 мм.

Для изготовления бетонных или железобетонных колец необ­ходима форма в виде двух цилиндров — наружного и внутреннего. Формы изготовляют из дерева. Диаметр внутреннего цилиндра зависит от толщины стенок колец, отбиваемых из бетона. Внут­ренний цилиндр состоит из двух колец, состоящих из трех или четырех частей, что необходимо для их снятия с отбитого бетон­ного кольца.

С наружной стороны эти кольца обшивают строга­ными тонкими досками. Доски можно располагать на кольцах редко, но с последующей обшивкой кровельной сталью, пласт­массой, плотным картоном, водостойкой фанерой.

Наружный цилиндр также состоит из двух колец, каждое из которых состоит из трех или четырех частей. Обшивают кольца досками с внутренней стороны. Во время работы части цилиндеов прочно скрепляют планками на гвоздях. Чтобы бетон не сильно прилипал к стенкам цилиндров, последние смазывают раститель­ным или машинным маслом, тавотом и т. д. Смазанные формы намного легче отходят от отбитого изделия (рис. 19,а).

Отбивают изделия таким образом. Внутренний цилиндр встав­ляют в наружный, но так, чтобы он на одинаковом расстоянии находился от стенок наружного. Цилиндры устанавливают на де­ревянном щите. В пространство между цилиндрами строго по се­редине вставляют арматурный каркас. Между каркасом и внут­ренним цилиндром ставят временно клинья, которые по мере вы­полнения бетонирования удаляют.

После этого приготовляют нужное количество бетона, обычно из цемента марки не ниже 400 (выше — лучше). На 1 объемную часть цемента берут 2 — 3 части песка и 4 — 5 частей мелкого гра­вия, но можно и других составов (см. бетон). Материалы тща­тельно перемешивают на деревянном щите-бойке, смачивают во­дой и еще раз перемешивают. Бетонную массу в виде густого теста укладывают слоем толщиной не более 100 мм в простран­стве между цилиндрами, тщательно уплотняют стальным штырем диаметром 10 — 15 мм.

Таким способом, называемым отбивкой, постепенно заполняют всю форму. Заполнение формы сметано-образной бетонной массой, которую также уплотняют, называет­ся отливкой. Отбитые изделия можно освобождать из форм че­рез 3 — 4 дня, отлитые — через 6 — 7 дней. В отлитых изделиях обычно бывает меньше раковин, чем в отбитых.

Раковины замазывают цементным раствором. После снятия формы изделие вы­держивают на щите 3 — 5 дней, смачивая водой 3 — 4 раза вдень. От этого бетон приобретает повышенную прочность. Машинное масло и тавот необходимо полностью удалить с бетонных колец.

Таким способом изготовляют нужное количество бетонных (без арматуры) или железобетонных колец.

При изготовлении колец с замком (рис. 19, д) к формам до­полнительно необходимо сделать два деревянных кольца для об­разования шейки и выступа. Кольца, выполненные таким обра­зом, не смещаются и очень прочно удерживаются на своих ме­стах. Швы между ними промазывают цементным раствором или чистым цементом (если они тонкие).

Для бетонных колец можно устроить из дубовых досок осно­вание (см. каменные колодцы) с ножом. Его обычно делают, ког­да бетонные кольца привозят готовыми на место строительства.

Если кольца изготовляют на месте работ, одно из них устраи­вают и с уширением внизу на нужную толщину и с ножом. Нож делают предварительно из угловой стали со штырями, которыми он замоноличивается в бетон.

Конечно, можно изготовить кольцо и без стального ножа, ос­тавив его бетонным, но тогда прочность бетона следует повы­шать за счет увеличения доли цемента на порцию бетона или за счет применения более высокой марки цемента, не менее 500.

ТРУБЧАТЫЕ КОЛОДЦЫ

Трубчатые (буровые) колодцы (рис. 20) состоят из скважины, которую выполняют путем вращательного или ударного бурения, что зависит от породы (грунта). Лучше всего такие колодцы за­глублять в породу на глубину не менее 10 м.

Для сооружения трубчатых колодцев необходимы трубы и специальный буровой инструмент. Строят буровые колодцы го­раздо быстрее шахтных, т. е. за 5 — 7 дней, при глубине бурения до 20 м на устройство шахтного колодца такой глубины требу­ется 30 — 60 дней.

Кроме этого, по стоимости они в 4 — 5 раз дешевле шахтных. Буровые колодцы закрывают с наружной сто­роны. Воду из них подают насосами, что более гигиенично по сравнению с подъемом воды бадьей или ведром.

Оборудование для строительства трубчатых колодцев

Для оборудования трубчатых колодцев необходим копер (тренога или вышка), инструменты, трубы, фильтры и т. д. (см. рис. 20).

Копры, треноги или вышки состоят из трех бревен диаметром от 13 до 18 см в тонком конце (в отрезе), длиной 8 — 9 м. Бревна должны быть прямыми и без сучков. Для скважин большого диаметра копер можно изготовить из четырех ног. Расстояние между ногами берут не менее 2 м. Концы ног заглубляют в землю.

Высота копра в основном зависит от длины обсадных труб, глубины бурения и т. д. Вверху тонкие концы копра скрепляют шкворнем с головкой и гайкой диаметром не менее 35 мм. К шкворню .крепят серьгу для канатного однороликового блока. На высоте 2,5 — 3 м от земли на поперечинах треноги делают настил из 50 — 60-миллиметровых досок, на которых во время бу­рения могут находиться рабочие.

Вместо настила можно, крепить длинными гвоздями или скобами перекладины для подъема ра­бочих к верху треноги. Между двумя ногами копра крепят ворот, который необходим для подъема и опускания труб и штанг.

Для подъема труб, сильно удерживаемых породой, применя­ют балансиры, т. е. рычаги с прикрепленным к ним через блок бу­ровым канатом. Балансир можно также использовать при удар­ном бурении.

Поднимать или просто отрывать от породы трубы рекоменду­ется двумя или тремя рычагами, подставляя под них козелки. На трубе, для упора рычагов, крепят хомут. Переставляя хомут, под­нимают трубу.

Хомуты бывают стальные и деревянные. Их применяют для вращения, посадки и подъема обсадных труб и штанг.

Стальные изготовляют из полосовой стали, деревянные — из древесины твердых пород без сучков, диаметром 180 — 250 мм, длиной 2,5 — 3 м. На толстых концах древесины делают выемки для труб. Стягивают половинки хомутов двумя или четырьмя массивными болтами, желательно с ленточной резьбой и гайка­ми с барашками.

Рис. 20. Трубчатые колодцы:

а — копер и его детали: 1 — ноги копра; 2 — штанга; 3 — верхний узел копра; б — буре­ние способом долбления при помощи копра: 1 — балансир (рычаг); 2 — канат; J штанга; в —извлечение труб при помощи рычагов: 1 — козелок; 2 — рычаги; 3 — хомут; 4 — тру­ба; г — канатная петля для свертывания или развертывания труб, d — хомуты для вра­щения труб: 1-деревянный; 2 — стальной; е — буровой инструмент: 1-буровые ложки; 2 — змеевик, 3 —зубильное долото; 4 — пирамидальное долото; 5-желонка; 6 — фильтр; (1 — труба с отверстиями; 2 — проволочная обмотка; 3- сетка); 7 — башмаки зубчатый и гладкий; в-ветлюга; ж — абиссинский колодец: 1-наконечник фильтра; 2 -фильтр; 3- муфта; 4 — трубз; 5 — зажим; 6 — баба; 7 — веревка; в-блок; з — штанговый насос (схема): 1 — насосный цилиндр; 2 — водонапорная труба; 3 — стальной хомут; 4 — саль­ник; 5-шток; б-балансир или шатун; 7 — штанга; 8 — поршень; 9 -клапан в поршне; 10 -клапан в насосном цилиндре; и-поршневой насос: 1- фильтр; 2 — всасывающая труба; 3- цилиндр; 4 — поршень; 5-клапан; 6 — нагнетательная труба; 7 — поршень вверху цилиндра; 5 — всасывающий клапан цилиндра

Для свинчивания и развинчивания труб (т. е. колонны из труб) применяют цепные ключи разных размеров. Когда ключей нет, используют канатную петлю, которую навивают на трубы пятью-шестью витками. На трубах устраивают две канатные петли: од­ну — для удержания одной трубы, другую — для вращения дру­гой. Устраивают петлю так. Берут конец каната или тонкого тро­са длиной 2 — 3 м, наматывают двумя витками вокруг трубы.

Затем один конец спускают вниз вдоль трубы на 500 — 800 мм. Верхний конец каната наматывают кй трубу и делают пять-шесть нисходящих витков по концу, опущенному вдоль трубы. В петлю просовывают лом или вагу (брусок или древесный ствол длиной 2 — 3 м). При нажиме на них петля начинает затягиваться, туго прижимая витки к трубе, и трубу вращают в нужную сторону. Втор.ая петля удерживает вторую трубу колонны, которая состо­ит из двух или нескольких труб.

Кроме того, нужно использовать подкладные вилки, крюки, ветлюги для подвешивания труб или штанг, хомуты и т. д.

Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр, длину и массу, применяют его для бурения различных пород. Весь бу­ровой инструмент имеет верхнюю головку с конусной резьбой, которую легко завертывать.

Буровые ложки используют для бурения скважин преимуще­ственно в устойчивых легких породах: чистых влажных песках; глинистых песках; песках с мелким гравием; суглинках и песча­нистых глинах. Чаще всего применяют ложки с лезвием и змее­виком (пустотелый стальной цилиндр с головкой, резьбой, про­дольной прорезью по длине цилиндра).

Ложку изготовляют из листовой стали или стальных труб и обязательно закаливают. Корпуса ложек бывают диаметром 70, 102, 140, 198 мм,, длиной соответственно 700 — 750 мм. Предназна­чены для обсадных труб с внутренним диаметром 78, 115; 155; 205 мм.

Змеевик (спиральный бур) применяют для бурения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторого количества гра­вия. Состоит из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвием. Шаг спирали равен диаметру змеевика. Закаливают змеевик на высоту спирали. Изготовляют из полосовой стали нужной марки и вязкости. Полосу нагревают до белого каления, зажимают в тиски и завивают при помощи ключа. Изготовляют змеевик цёльнокованным. Сварка не допускается. Змеевики бывают диа­метром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм.

Долота применяют для- ударного бурения в твердых породах. Бывают разного вида и названий: зубильные, пирамидальные, плоские, крестовые и др. Они состоят из лопасти, шейки, конус­ной резьбы. Нижнюю кромку называют лезвием. Выковывают из цельного куска крепкой стали и закаливают. Во время работы для округления ствола скважины долота необходимо поворачи­вать на угол 15 — 20° после каждого удара. Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лез­вия 258, 260, 290 мм.

Желонки бывают разных типов. Широко распространены про­стые и поршневые. Служат главным образом для извлечения из скважины ударным способом пробуренной породы, а также для бурения сыпучих и рыхлых пород. Корпус желонок изготовляют из обсадной или газовой трубы длиной 2 — 3 м. Вверху имеется резьба и вилка для крепления к канату, внизу — стальной баш­мак с клапаном. Нижнюю часть башмака делают острой, диамет­ром на 4 — 6 мм больше наружного диаметра корпуса желонки.

Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Желонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм, соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм.

Буровые ложки, змеевики и желонки необходимо изготовлять определенной длины. Это объясняется тем, что в процессе буре­ния операции чередуются: опускают инструмент, бурят и извле­кают его из скважины, очищают от породы, обратно вставляют, бурят, извлекают, очищают и т. д. Это отнимает много времени. При коротких инструментах время, затрачиваемое на выполнение операции, увеличивается в 2 — 3 раза.Бурение скважины

Прежде чем приступать к бурению, необходимо узнать харак­тер породы (грунта) ив соответствии с ним приготовить инстру­мент.

При штанговом ударно-вращательном ручном бурении сква­жины глубиной до 20 м и диаметром до 76 мм работу можно вести без треноги. Однако с треногой удобнее. Работу могут вы­полнять три-четыре человека.

Техника бурения состоит в том, что прежде всего роют шурф, опускают в него инструмент, бурят, вынимают или извлекают колонну с инструментом при помощи лебедки или ворота. Оче­редную штангу наращивают тогда, когда конец предыдущей на­ходится выше уровня земли не более 1 м. В процессе бурения через каждые 500 — 700 мм углубления инструмента в породу его извлекают для очистки. Таким образом бурят скважину до кон­ца и, если требуется, ставят обсадные трубы.

Когда мелкое бурение скважины выполняют без треноги, то удобнее применять короткие штанги длиной 1, 1,5 и 2 м.

При бурении штангу с инструментом или обсадную трубу направляют в скважину строго вертикально. Первую стадию бу­рения называют забуриванием. При этом обычно двое вращают бур, а третий проверяет веском его вертикальность.

Проще и удобнее поступать так. На месте бурения роют шурф 1,5Х1,5 м глубиной 2 — 3 м или глубже. Стенки шурфа укрепляют досками. На его дно кладут две прочные подкладки и прочно закрепляют их кольями. На подкладки кладут две — четыре тол­стые 50 — 60-миллиметровые доски и крепят их длинными гвоздями. Над шурфом делают то же самое и настилают пол из таких же досок.

Если устанавливают треногу, то через ее блок пропускают ве­сок, находят точку центра на полу и прорезают круглое отвер­стие, равное наружному диаметру муфт штанги или башмака об­садной трубы, если ее ставят в первую очередь. Веском находят центр или точку на досках, уложенных на дне шурфа, и проре­зают точно такое же отверстие. Так как доски хорошо укрепле­ны, то поставленная в отверстие штанга или обсадная труба бу­дет находиться строго вертикально и способствовать бурению вертикальной скважины.

В устойчивой породе скважину можно пробурить на всю глу­бину без обсадки или на всю длину обсадной трубы.

В неустойчивых породах сначала пробуривают начальную скважину глубиной 1 м или больше (это лучше), опускают туда обсадную трубу с башмаком, завертывая или забивая ее. Для завертывания на трубе крепят хомут на высоте 1 — 1,5 м от поверхности земли. Бурение выполняют небольшими толчками, вращая трубу или бур по ходу часовой стрелки. Башмак обреза­ет скважину, что способствует опусканию трубы.

Если от обыч­ных толчков обсадная труба не опускается, то ее сначала вращают против часовой стрелки, затем по ее ходу. По мере заполне­ния-скважины породой прекращается осадка трубы. Скважину приходится очищать от породы желонкой.

Вращая штангу с инструментом или обсадную трубу, рабочие не ходят вокруг нее, а передают рукоятки шарнирного хомута друг другу. Не рекомендуется для облегчения вращения удлинять концы хомутов. Это может привести к скручиванию труб.,

В зависимости от качества грунта часто первую обсадную трубу не завертывают, а забивают.

В дальнейшем буровым инструментом работают внутри обсад­ных труб, чередуя операции; сначала бурят, затем извлекают инструмент, очищают его от породы, потом вставляют в трубу, бурят, извлекают, очищают от породы и т. д.

До забуривавия на штанге делают отметку мелом на высоте 500 — 700 мм от настила. Бурение прекращают, когда отметка вплотную приблизится к настилу. Затем инструмент вынимают со штангой из скважины, очищают от породы, вставляют обратно в скважину, делают отметку мелом, и процесс повторяют. По ме­ре углубления инструмента в породу хомут переставляют так, чтобы он был от настила на высоте 1 — 1,5 м. Наращивают штан­ги по мере необходимости.

При бурении сухих пород ложками или змеевиками перед спу­ском инструмента в скважину вливают по 1 л воды на каждый прием. Вода как бы смазывает и облегчает вращение инстру­мента в скважине.

При ударном бурении после каждого удара инструмент надо поворачивать на ¹/8 — 1/10 его окружности. Это необходимо для получения круглой скважины. Долото над забоем поднимают в зависимости от породы в среднем на 300 — 500 мм. Масса инстру­мента должна быть равной 1 — 2 кг на 1 линейный миллиметр лез­вия плоского долота.

Бурение в разных породах

В песках, сухих и влажных, бурение выполняют желонкой и ложкой. Водоносные и чистые сухие пески проходят желонкой, немного добавляя в скважину глины и воды. Когда песок трам­буется и не захватывается желонкой, переходят на долото. Ра­боту в обсадных трубах ведут, пока они не войдут в нижележа­щие водоупорные породы.

Бур не должен входить при этом в песок ниже башмака обсад­ной трубы более чем на половину длины инструмента. Это преду­преждает породы от обвала.

В песках-плывунах бурение выполняют ударным способом желонкой с одновременной обсадкой труб. Желонку берут длин­ную, с хорошо пригнанным клапаном.

В галечниках и гравийных породах бурение выполняют доло­тами и желонками с клапанами. Работают поочередно то доло­том, то желонкой. По мере углубления в скважину устанавлива­ют обсадные трубы.

В глинистых породах, твердых и вязких, бурят долотом и же­лонкой, можно одной желонкой без клапана или буровой ложкой и змеевиком. Породу за один прием рыхлят на глубину 500 — 700 мм, затем инструмент поднимают, опускают желонку и уда­ляют породу. Бурение можно вести без обсадных труб. В случае осыпания породы ставят обсадные трубы.

В сухую глину добавляют воду из расчета два-три ведра после каждого извлечения инструмента. Мягкую вязкую породу выби­рают желонкой без клапана или же снимают с нее башмак. Та­кие породы можно бурить змеевиком, но после нескольких обо­ротов инструмент необходимо поднимать на 100 — 150 мм, а затем опускать обратно. Пробурив 400 — 700 мм, инструмент извлекают и очищают от породы. Перед каждым опусканием в скважину добавляют воду.

В глиняных породах с галькой и валунами диаметр скважи­ны должен быть 150 — 200 мм. Долбление выполняют пирами­дальными долотами. Раздробленную породу извлекают желонкой. Обсадные трубы ставят обязательно. Инструментом малого диа­метра бурить такие породы практически невозможно.

Рассмотрим извлечение из скважин стальных обсадных труб, а также спуск и обнажение фильтра.

В зависимости от породы приходится частично или полностью извлекать из скважины стальные обсадные трубы, особенно после установки фильтра и его обнажения. До установки фильтра забой хорошо очищают желонкой. Измеряют глубину -скважины от на­стила до забоя. Фильтр опускают на колонне штанг или водо­подъемных труб. Обнажают его на общую высоту отстойника фильтра, поднимая обсадные трубы.

Фильтр должен опускаться свободно, без вращения. Поскольку фильтр, и особенно башмак обсадной колонны, уже трубы, то между фильтром и башмаком остается пространство, которое рекомендуется заполнять одно­родным чистым крупным песком или мелким гравием. По ходу засыпки обсадные трубы поднимают на высоту фильтра. Засыпка дополнительно фильтрует воду.

От времени фильтр может засориться и его приходится про­мывать, извлекая из скважины или обсадных труб.

ЗАБИВНЫЕ (АБИССИНСКИЕ) КОЛОДЦЫ

Эти колодцы (см. рис. 20) изготовляют комплектами, каждый из которых состоит из фильтра с забивным наконечником, труб короткоразъемных с резьбой и муфтами на концах, насоса поршневого типа в виде колонки с рычагом.

Это комбинированное устройство, забиваемое в породу на глу­бину не более 7 м, состоит из труб небольшого диаметра с порш­невым насосом. Вода должна находиться на уровне не ниже 6 м от поверхности земли. По устройству они просты и легки, но ча­сто бывает, что фильтр при забивке может разорваться, согнуться, замазаться глиной. Поэтому предварительно рекомендуется про­бурить скважину и установить в нее всю конструкцию.

Источник: