Атмосферная вода проникает через водопрони­цаемые грунты на различную глубину, пока не достигнет водоупорного горизонта, состоящего из толстого слоя плотных жирных глинистых от­ложений. В зависимости от формы водоупорно­го горизонта вода накапливается в малом или большом объеме, образуя водоносный горизонт с примесью песка, земли, глины, гравия. Коли­чество водоносных горизонтов в одном и том же месте зависит от строения земли или грунта. Во­доносные горизонты находятся на разной глуби­не от поверхности земли и, чтобы достать из них воду, сооружают колодцы.

В зависимости от глубины залегания в земле вода бывает:

• верховодка - залегает на глубине до 4 м;
• почвенная - залегает на глубине до 10 м;
• грунтовая - залегает на глубине до 40 м;
• артезианская - залегает на глубине более 40 метров.

Колодец - жизненно важное сооружение на участке, даже если участок имеет централизо­ванную систему водоснабжения. От глубины во­доносного слоя зависит каким будет колодец, шахтным или трубчатым.

Рис. 43. Шахтный колодец (1 вариант)

Колодцы строят подальше от дворовых туале­тов, помойных ям, хозяйственных построек. Pac стояние между ними и колодцем должно быть не i менее 30-50 метров. Пользоваться водой из любо­го типа колодца можно после проведенного орга­нами санэпидемнадзора анализа на бактериальное и химическое загрязнение. Строят колодцы на наи­более высоком месте участка. Устройство колодцев начинают с отыскания воды под землей, заготов­ки материала, инструмента. Лучшее время для рытья колодцев, конец августа, когда уровень сто­яния грунтовых вод наиболее низкий.

Существует несколько видов колодцев, в частности:

• восходящие ключевые колодцы;
• нисходящие ключевые колодцы;
• шахтные колодцы (деревянные, бетонные, кирпичные, каменные);
• трубные колодцы;
• буровые или трубчатые колодцы.

В качестве материалов для устройства колод­цев используются:

• глина;
• древесина (дуб, лиственница, сосна, вяз и оль­ха, береза, ель, верба, осина, липа);
• камень (бутовой, булыги, валуны), кирпич (красный), камень-плитняк, гравий, щебень, песок;
• бетон, железобетон;
• керамические сегменты;
• цемент;
• арматура (железная, стальная).

Эта далеко не полный перечень, так как при строительстве того или иного вида колодца тре­буется дополнительный материал.

Учитывая, что строительство колодцев требу­ет таких работ, как-то: разметочные, земляные, каменные, плотничьи и столярные работы, со­ответственно для их выполнения необходим и подходящий инструмент, как ручной, так и ме­ханизированный, в частности: ломы, кирки, скалопилы, лопаты, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры, щупы, топоры, пилы, струги, доло­та, деревянные молоты, треноги, горизонталь­ный ворот или вертикальный ворот (кобестан), буровые ложки, змеевики, желонки.

Строительство восходящих ключевых колод­цев предусматривает:

• выбор места, его расчистку, рытье котлована;
• оборудование котлована внутри деревянным срубом, банкой без дна, бетонным колодцем, кам­нем, кирпичом;
• заполнение пространства между грунтом и стенками сруба, бетонного колодца и т. д. мятой жирной глиной.

Необходимые требования при строительстве восходящего ключевого колодца:

• уровень воды, который поднимает ключ, дол­жен быть выше уровня созданного резервуара. В случае, если резервуар выше, то тогда в нем сле­дует сделать сливное отверстие;
• резервуар в целях удобства и соблюдения ги­гиенических правил следует оборудовать лотком для стекания воды;
• во избежание загрязнения воды в колодце ре­зервуар оборудуют сверху крышкой;
• для того, чтобы сверху в колодец не скапли­валась атмосферная вода и не проникала в коло­дец, вокруг него делают отмостку, благодаря ко­торой вода отводится от колодца;

чтобы животные не пользовались водой из колодца, целесообразно вокруг него сделать ог­раждение.

Строительство нисходящих ключевых ко­лодцев.

При строительстве нисходящих ключевых ко­лодцев кроме выбора места, расчистки, строитель­ства резервуара необходимо сделать в резервуаре дно из дерева, бетона, кирпича или камня.

Для того, чтобы вода была чистой в резервуаре делают:

• отстойник, в котором отстаивается вода;
• из отстойника вода переливается во вторую часть резервуара.

Эти две части резервуара отделяются друг от друга перегородкой. Ее можно сделать из любо­го материала, но ставить нужно поперек движе­ния воды.

Во многих случаях резервуар даже не нужен. В водоносный слой вкапывают трубу, по которой вода выходит наружу.

Шахтные колодцы сооружают при небольшой глубине залегания водоносного слоя - до 20 м, используя обычные инструменты и подручные средства.

В зависимости от материалов, применяемых для устройства ствола, шахтные колодцы могут быть:

• деревянные;
• бетонные;
• кирпичные;
• каменные.

Конструкция шахтного колодца. Шахтные ко­лодцы состоят из оголовка, ствола, водоприемной части, зумпфа.

• Оголовок - наземная часть, защищает коло­дец от пыли, снега, дождя; зимой оголовок пре­дохраняет колодец от промерзания и обледене­ния.
• Ствол - шахта на всю глубину колодца. Что­бы сСверху оголовка должна быть крышка.тенки шахты не осыпались, их укрепляют де­ревянными стенками (срубом).
• Водоприемная часть - нижняя часть ствола, где собирается и хранится вода (глубина водопри­емной части от 0,75 до 2-х метров). Выполняется из самого прочного материала.
• Зумпф - нижняя часть ствола. Предназначе­на для сбора необходимого количества воды при недостаточном ее поступлении в колодец.

Рис. 44. Устройство шахтного колодца с деревянным срубом, оборудованного вибрационным насосом: 1 - шланг; 2 - вибрационный насос; 3 - песок; 4 - щебенка; 5 - коробка; 6 - сруб деревянный; 7 - глиняный замок; 8 - отмостка; 9 -будка; 10 - вентиляционный стояк; 11 - ввод электросети; 12 - зас­текленное окно; 13 - излив с краном; 14 - крышка; 15 - запорный вен­тиль; 16 - подземный трубопровод; 17 - дренажное (сливное) отверстие диаметром 2-4 мм

Шахтные деревянные колодцы получили ши­рокое распространение, потому что всегда имеет­ся материал. Начинают строительство колодца со сборки сруба, затем делают разметку шахты и гли­няного замка. Размер сруба шахтного колодца зависит от глубины колодца (если это бревна, то d = 12-18 см, пластины - толщина 10-15 см). Для нижней части сруба используют следующие поро­ды древесины: дуб, вяз, ольха. Для надводной части используют древесину сосны. Срубы выпол­няют «в лапу» и «в угол». Во время сборки сруба проверяется отвесом вертикальность. Деревян­ный сруб состоит из отдельных венцов. Каждый венец нумеруется, число венцов зависит от глу­бины колодца, толщины бревен, брусков, шири­ны пластин. Нельзя конопатить трещины в вен­цах изоляционными материалами (они быстро загнивают и портят качество воды). Когда сруб собран, вынимают грунт на глубину 1,5-2 метра, опускают туда собранный сруб, устанавливают ворот или треногу с полиспастом и делают водо­упорный замок из утрамбованной мятой глины, шириной и глубиной до 1 метра. Шахту продол­жают копать, равномерно выбирая со всех сторон грунт на толщину венца и, подводя бревна новых венцов, укрепляя их между собой временными скобами. Чтобы не было перекоса и разрыва сте­нок колодца, через 5-6 венцов укладывают зак­ладные бревна на 20-25 см длиннее рядовых. Кон­цы укладывают в стенки шахты. Если водоносный слой обильный, то трудно завести нижнюю под­водную часть сруба. В таком случае в колодец опускают коробку, сбитую из толстых досок, и продолжают выемку грунта, и заглубляют короб­ку по возможности больше. На дно насыпают крупный песок, щебенку, мелкую гальку слоем 20-25 см, чтобы не взмучивался ил при пользова­нии колодцем.

Рис. 45. Устройство шахтного колодца из кирпича (природного камня) или бетона с ручным насосом: 1 - песок; 2 - щебенка; 3 - тяж; 4 - рычаг; 5 - будка; 6 - вентиляцион­ный стояк; 7 - глиняный замок; 8 - излив с краном; 9 - запорный вен­тиль; 10 - подземный трубопровод; 11 - дренажное (сливное) отверстие диаметром 2-4 мм; 12 - насос БКФ; 13 - бетон или кирпичная кладка; 14 - водозаборный фильтр/

Рис. 46. Деревянные шахтные колодцы: а - режущий нож; б - укладка поддерживающих бревен под сруб; в - колокол (шатер): 1 - камень; 2 - клин; 3 - бревно

Бетонные колодцы практичны, долговечны, просты в строительстве. Монтируют шахтные колодцы из бетонных и железобетонных колец, диаметром от 1 до 1,5 м; высотой от 0,6 до 0,9 м. Для неглубоких колодцев (от 4 до 6 м) исполь­зуются бетонные трубы (d = 60-70 см; длиной 3-4 м). Колодцы из бетонных колец для обеспе­чения безопасности от завалов делают опускным способом с постепенным их наращиванием (этот способ применим для колодцев глубиной 5-6 метров). Равномерно подрывая грунт по пери­метру кольца, его опускают на всю высоту, за­тем сверху ставят следующее кольцо и подры­вают грунт дальше. Чтобы проверить равномерность опускания кольца, берут 4-е оди­наковые опоры (кирпичи, деревянные чурки), выкапывают 4 углубления под кольцом, грунт между опорами удаляют и, кольцо, опускаясь, опирается только на них. Затем продолжают равномерно подкапывать грунт под противопо­ложными опорами, пока кольца полностью не опустятся.

Рис. 47. Бетонные колодцы: а - железобетонное кольцо; б, в - форма для изготовления простых бе­тонных или железобетонных колец; г - арматура; д - железобетонное кольцо с замком: 1 - доски; 2 - деревянное кольцо; 3 - железобетон (арматура показана пунктиром); 4 - доски

Глубокие шахты для бетонных колодцев копа­ют сразу до водоносного слоя, а затем опускают кольца опускным способом. Делая сквозной про­ход шахтного ствола, не забывайте устанавли­вать распорки, предупреждающие обвал стенок шахты. Снаружи сруб обшивают досками.

Колодцы из кирпича.Толщина стенок кирпич­ных колодцев от 25 до 37 см, в зависимости от глу­бины колодца. Роют котлован под колодец, диа­метром от 1 метра, дно выравнивают. Готовят 3 круглых рамы. Основная - нижняя, 2-е других - промежуточная и верхняя. Основная рама изго­тавливается из железобетона, по наружному диаметру она на 5 см больше промежуточных и име­ет стальной нож по форме рамы, укрепленной с наружной стороны. Это самая прочная и тяжелая рама, толщиной до 10 см, шириной 25 см и боль­ше. Промежуточная и верхняя рамы из дерева толщиной до 8 см, ширина равна толщине клад­ки или на 2 см уже. Образующуюся канавку за­мазывают цементным раствором. Чтобы увели­чить прочность кладки применяют стержни из арматурной стали диаметром 15 мм. В рамках по диаметру стержней просверливают отверстия. В основной и верхней рамах по 6, в промежуточной 12. Когда все материалы подготовлены, в ос­новную раму вставляют 6 стержней, укрепляют гайками с шайбами. Установив крепко основную раму, сверху опускают промежуточную раму и крепко укрепляют. После установки рам начина­ют кирпичную кладку колодца в 1 кирпич. Клад­ка должна быть круглой, для контроля делают шаблон в виде кольца. Шаблон помогает выпол­нить кладку качественно даже тем людям, кото­рые никогда прежде ей не занимались. Кладка  будет прочной, если через 3-5 рядов проклады­вать в кладке 2 ряда тонкой проволоки. В первом ряду кладки делают несколько отверстий, для вставки в них фильтров из пористого бетона, если вода будет поступать с боковых сторон колодца. Если вода поступает в колодец через дно, отвер­стия закладывают кирпичом и штукатурят.

Рис. 48. Варианты кирпичной кладки: а - из тычков; б - из тычков и ложков: 1 - шаблон; 2 - рама; 3 - уширенный шов из цементного раствора

Колодец из камня устраивают также, как и кирпичный, только кирпич всегда одного разме­ра, а камни по величине разные. Камни подби­рают по размеру. Более мелкие камни уклады­вают на крупные, тщательно проводят перевязку швов. Для прочности кладки через 10-15 см кладки укладывают проволоку. Кладка должна быть ровной с обеих сторон. В зависимости от умения, кладку ведут или с внутренней или с наружной стороны.

Рис. 50. Стенка каменного колодца в разрезе: а - кольца с анкерами; б - перевязка камней между собой

Рис. 51. Устройство трубчатых колодцев: а - забивной трубчатый колодец; б - удлинительная штанга с воротком;- обратный клапан; 2 - дырчатый фильтр; 3 - всасывающая труба; 4 - ручной поршневой насос; 5 - отмостка; 6 - обсадная труба; 7 - водо­носный слой; 8 - удлинительная труба; 9 - муфта; 10 - шпилька; 11 - трос (петли); 12 - вертлюг; 13 - вороток

Трубчатые колодцы.При залегании водонос­ных пород на глубине свыше 20 метров целесооб­разнее устраивать трубчатые колодцы путем бу­рения с последующим опусканием в пробуренную скважину стальных труб разного диаметра. Для сооружения трубчатых колодцев нужны трубы и специальный буровой инструмент. Строительство трубчатых колодцев требует меньших затрат вре­мени и в 5-6 раз дешевле шахтных.

Инструменты для бурения:

• буровая ложка для бурения скважин в устой­чивых легких породах. Обычно пользуются лож­ками с лезвием и змеевиком;
• змеевик применяют для бурения скважины в глинах и суглинках;
• долота применяют для ударного бурения (мо­гут быть плоские, зубильные, пирамидальные и др-);
• желонки служат для извлечения из скважин пробуренной породы;

штанги к ним крепят инструмент для выпол­нения бурения (длина от 1,1-5,2 м);

• зубчатый башмак для вращательного буре ния твердых пород.

Рис. 52. Оборудование для бурения скважины: а - оборудование для бурения скважины; б - поворотный хомут: 1 - во­доносный слой; 2 - змеевик; 3 - буровая колонка; 4 - ворот; 5 - тренога; 6 — стяжная шпилька; 7 — блок; 8 - вертлюг; 9 — вороток; 10 - оголовок; 11- деревянный щит; 12 - башмак зубчатый; 13 - хомут деревянный; 14 - муфта ударная; 15 - стяжная шпилька; 16 - обсадная труба

Рис. 53. Инструменты для бурения: а - зубчатый башмак; б - гладкий башмак; в - змеевик; г - бур-ложка; д - желонка с клапаном; е - пирамидальное долото; ж - плоское долото

Фильтры - применяют для фильтрования воды, поступающей к насосу.

Наибольшей популярностью пользуются:

• дырчатый фильтр без сетки - стальная пер­форированная труба с круглыми отверстиями (d = 10-20 мм, просверленными в шахматном порядке). Фильтр составляет 25% всей трубы, ус танавливается в водоприемной части скважины;
• щелевой фильтр - стальная труба с пря­моугольными отверстиями, размером 2,6 х 1,5 мм и больше;
• сетчатый фильтр - перфорированная труба с опорной латунной проволокой (d = 2,5-3 мм), сверху закрепляют сетку. Диаметр отверстий в сетке 0,1-0,5 мм;
• гравийные фильтры бывают 2-х типов.

1- й - засыпают гравий в скважину;

2- й - опускают сетчатый фильтр, который по мере подъема обсадных труб, обсыпают крупным гравием. Диаметр фильтра должен быть таким, чтобы он мог легко и свободно опускаться в обсад­ную трубу или скважину.

Рис. 54. Фильтры: а - фильтр с проволочной обмоткой: 1 - труба; 2 - проволочная обмотка; 3 - стальные прутки (опорная проволока); 4 - отверстия; б - фильтр сетчатый: 1 - наконечник; 2 - труба; 3 - сетка; 4 - проволочная обмотка; 5 - отверстия - перфорация; в - фильтр гравийный: X - сетка; 2 - гравий 

Бурение водоразборной скважины (трубчато­го колодца). В песчаных, глиняных, суглинистых грунтах с небольшим содержанием галечника и валунов используют самодельную буровую установ­ку. Бур 1 выполняют из трубы диаметром 100 мм с наружной винтовой резьбой на одном конце и шнековой винтовой поверхностью диаметром 200 мм (1-2 витка) на другом. На торец шнекоповерхности приваривают два стальных ножа. При установке бура вертикально ножи на­клонены к горизонтали и при вращении ввинчи­ваются в грунт (как штопор), разрыхляют и от­кладывают его в пазухи винтовой поверхности. После трех оборотов бур вынимают, очищают и далее все повторяется.

Рис. 55. Самодельная буровая установка

Бур ввинчивается с помощью воротка 2, т. е. трубы длиной d = 1,5 м, соединенного с тройни­ком 3 с внутренней винтовой поверхностью. Трой­ник навинчивают на разборную штангу 4 из труб длиной 1,5 м.

Так пробуривают скважину глубиной до 1 м. Далее с помощью муфты 5 присоединяют следу­ющую трубу штанги 4 и процесс повторяется. Наращивание штанги позволяет углубиться до 8 м. Если попадается водоносный слой, бурение прекращают и в скважину опускают обсадные кольца диаметром меньше диаметра скважины для предотвращения обвала стенок и засыпки скважины.

Если водоносный слой залегает на большой глу­бине, бурение продолжают с использованием де­ревянной или металлической вышки - треноги 6 высотой 3-16 метров и более. В верхней ее части для выхода штанги устраивается отверстие 7. Для подъема штанги треногу оборудуют лебедкой 8. При прохождении твердых сухих пород в скважи­ну подливают воду.

Допустим, бурение идет на глубине 15 м, во­роток штанги возвышается на 1 м от земли, бур набрал грунт и его извлекают на поверхность. Лебедкой всю штангу поднимают на высоту 8 м, причем ее верхний конец проходит в отверстие треноги. У поверхности земли штангу разъеди­няют, крючком лебедки подцепляют за ниж­нюю часть и поднимают. Перехватив еще раз крючком лебедки, бур вынимают и чистят. Опускание бура происходит в обратной последо­вательности.

Рис. 56. Устройство трубчатого колодца

Достигнув водоносного слоя, бурение прекра­щают и приступают к монтажу обсадных труб (ме­таллических, керамических, бетонных), диамет­ром меньше диаметра скважины. Трубы монтируют секциями на высоту вышки, соединя­ют и опускают в скважину.

Торец нижней (первой) обсадной трубы наглу­хо заделывают и выполняют в виде фильтра: на высоту до 2 м ее перфорируют (сверлится множе­ство отверстий) и обертывают сверху сеткой из нержавеющего материала или стеклотканью для предотвращения засорения грунтом. По оконча­нии монтажа все обсадные трубы должны возвы­шаться над поверхностью не менее чем на 0,8 м. Над ними сооружают шатер из досок, вокруг роют отводную канаву или устраивают глиняный замок шириной 1 и толщиной 0,3 м.

При бурении скважины может встретиться плывунный слой мелкого песка, который необ­ходимо перекрыть. Если слой плывуна менее 1 м, обсадные трубы опускают на всю высоту вер­хней части скважины, включая высоту плывун­ного слоя, и бурят скважину буром меньшего ди­аметра.

Если слой плывуна более 1 м, сначала проме­ряют его высоту арматурным прутом. Далее из жести изготавливают отрезок трубы диаметром по размеру скважины и высотой на 15 см больше высоты плывуна. Подогнув торцовые стенки тру­бы в сторону от полости скважины, ее опускают в скважину и перекрывают плывун.

Дальнейшее бурение выполняется буром боль­шего диаметра. В первое время, пока не сформи­руется естественный песчаный обратный фильтр, из скважины необходима периодическая откач­ка воды, так как мелкий песок из водоносного слоя будет просачиваться сквозь фильтр.

Рис. 57. Устройство трубчатого колодца

Санитарные требования к колодцам. К колод­цам любого типа предъявляются повышенные санитарные требования. В колодце и вокруг него всегда должно быть чисто. На расстоянии 6-ти метров от колодцев устраивается санитарная зона. Периодически колодцы необходимо осматривать и чистить. Дно колодца засыпают гравием или щебнем, слоем не менее 25 см. Во время строитель­ства колодца устраивают вокруг него замок из густой глины на глубине 2,5 метров от поверхно­сти земли, толщиной 25-30 см.

Прежде чем опуститься в колодец для чистки, проверяют его на загазованность: для этого опус­кают в него зажженную свечу (на проволоке). Если свеча горит ровным язычком пламени, газа нет; если пламя колышется или гаснет, газ есть и много. Чтобы газ удалить, зажигают пучок соло­мы и несколько раз опускают в колодец, таким образом газ выжигается. Дезинфекция колодца проводится как в новом, так и в очищенном ста­ром колодце.

Выполняют дезинфекцию следующим образом: готовят 3%-й раствор хлорированной воды. Для этого 300 грамм хлорной извести заливают холод­ной водой, растирают до получения жидкой ка­шицы и вливают в 10 литров воды. Тщательно перемешивают, отстаивают, сливают прозрачную воду. На 1 м³ воды расходуют 1 ведро прозрачно­го состава. Заливают опрыскивателем стены ко­лодца, воду и в раскрытом виде колодец оставля­ют на сутки. Для надежности дезинфекцию выполняют дважды, затем воду откачивают, пока не исчезнет привкус и запах хлора.