Конструкция несовершенного колодца отличается от остальных тем, что в ней крепление шахты не доходит до подстилающего пласта грунта, который находится значительно ниже по сравнению с водоносным слоем. Вода в этом случае поступает в конструкцию через дно и боковые стенки. Совершенная конструкция проходит через водоносный и опирается на подстилающий слой. Вода здесь поступает в колодец только через стенки колодца. Зумпф – это специальный резервуар, который делается в подстилающем слое. Такая конструкция предназначена для двух целей: увеличения запаса воды и формирования осадка, так как грунтовые воды далеко не всегда бывают чистыми (рис. 3).
Боковые фильтры в этом случае можно не устанавливать, так как через стенки будет поступать не слишком много воды, к тому же сделать их очень трудно.
Когда разрабатывают конструкцию водоприемной части, учитывают суточную потребность в воде. В противном случае вода начнет застаиваться в колодце, будет протухать и цвести. Если колодцем предполагается пользоваться не ежедневно, то лучше всего выбрать несовершенную конструкцию, чтобы вода поступала в колодец через донный гравийный фильтр.
Рисунок 3. Устройство совершенного шахтного колодца с зумпфом
Если на вашем участке находится безнапорный водоносный пласт грунта, то его нужно будет проходить на не более 70 % от его общей высоты, так как нижняя часть грунта вообще не будет подпитывать колодец. Если принять во внимание суточную потребность в воде, то вполне вероятно, что глубину залегания колодца придется делать еще меньшей.
Поперечное сечение шахты колодца выбирают минимальным для уменьшения количества вынутого грунта и снижения трудозатрат. К тому же выше говорилось, что сечение шахты почти не влияет на приток воды. Если увеличить сечение колодца в 10 раз, то приток воды возрастет всего в 2 раза. Исключение из этого правила составляет лишь один случай: когда колодец подпитывается восходящими ключами из напорного водоносного слоя.
Водоприемную часть несовершенной конструкции обычно изготавливают с донным фильтром, который включает в себя три слоя щебня или гравия с разным размером зерен. На самый низ укладывается порода толщиной 10 см, оба остальных слоя делают толщиной в 15 см. В каждом следующем фильтрующем слое зерна берутся в 6–8 раз крупнее по сравнению с предыдущим.
При жидком водоносном слое (он называется «плывун») с большим притоком воды в колодец, поступают так: сооружают дощатое дно, в котором просверливают отверстия. Уже на дно укладывают фильтрующий слой. Оголовок надземной части колодца поднимают над землей примерно на 1 м. Вокруг колодца изготавливают глиняный замок глубиной до 1,5 м и шириной 0,5 м. Потом на замок укладывают отмостку из железобетона. Все эти мероприятия нужны для защиты воды в колодце от попадания внутрь поверхностных вод.
Изнутри шахту защищают от осыпания с помощью древесины, камня, кирпича, бетонных или железобетонных колец. Крепление изготавливают по одной из трех технологий.
1. Крепления возводятся со дна полностью готовой шахты колодца (если существует опасность обрушения, то в шахте устанавливают временные подпорки).
2. Крепления наращивают сверху.
3. Крепления наращивают снизу.
Меры безопасности при изготовлении колодца
Если вы, как владелец дачного участка, собрались рыть колодец самостоятельно, нужно позаботиться о соблюдении мер безопасности, которые позволят сохранить здоровье и жизнь.
Шахту ограждают досками, установленными на ребро так, чтобы они находились примерно в метре от края. Площадку, на которой ведутся работы, освобождают примерно на 2–3 м от входа в шахту. Это делается для того, чтобы в нее не скатилось что-нибудь тяжелое. Проверяют канат для подъема ведра с грунтом на разрыв, причем к ведру его привязывают очень крепко – для этого используют морской узел. При глубине более 6 м бадью закрепляют еще одним канатом. Не следует проводить работы с ведром, которое снимается с каната.
Если применяются механические подъемники с электрическим приводом, то в них допустимо устанавливать только червячные редукторы с функцией самоторможения (где вращение производится только от червяка к колесу). Несмотря на наличие такой функции, на редуктор устанавливают еще один тормоз.
Каждый день три раза производят осмотр всех приспособлений и инструментов на предмет выявления неисправностей. Людей, работающих в шахте, всегда оповещают о спуске или подъеме из нее любых предметов. Если в нее осуществляется приток вредных газов, то нужно соорудить вентиляцию – установить вентилятор или горящую печку. Последнюю размещают на поверхности, а поддувало соединяют трубой с низом шахты. Перед началом работ проверяют качество воздуха в месте их проведения. Для этого в шахту спускают горящую свечу. Если она горит, то работы можно начинать. Погасшая свеча сигнализирует о необходимости тщательной вентиляции шахты.
Когда колодец углубляется, то не защищенная временным или постоянным креплением часть шахты должна составлять не более метра. При проведении работ следят за тем, чтобы за креплением не возникало пустот, способных вызвать обвал породы.
Деревянные колодцы
По причине того, что древесина до сих пор является относительно доступным строительным материалом, она очень часто используется при изготовлении колодцев. Далеко не каждая порода дерева подойдет для этой цели. Лучше всего брать дубовые доски, бревна или брусья, затем идут лиственница, вяз, ольха. Надводную конструкцию можно делать из сосны. В подводной части дубовый материал может продержаться до 200 лет. В надводной срок его службы будет меньше 20–25 лет. Береза будет портиться гораздо быстрее: в подводной части простоит 10 лет, в надводной – 5 лет. Ель для сооружения сруба колодца применяют очень редко, так как она имеет способность сильно усыхать, трескаться и загнивать. Осина придает вкусу воды горечь и неприятный запах. Сама древесина быстро начинает гнить, из-за чего вода приобретает еще и запах гнили. Сухостойный лес тоже не стоит применять для сруба колодца, так как древесина у него очень хрупкая и не в состоянии долго прослужить.
Независимо от того, какая порода древесины используется для изготовления колодца, подбирают прямой, нетрухлявый материал, на котором нет следов грибка, плесени и червоточин.
Колодцы из древесины обычно в своем сечении квадратные. Размеры стороны выбирают в промежутке от 0,7 м до 1,4 м, но чаще используют форму 1 × 1 м. Сруб изготавливают из пластин, которые нарезают из бревен или же из круглого леса, причем диаметр берется не больше 18 см. Лучше всего сооружать сруб из целиковых бревен – так гораздо проще сделать плотные стены в колодце. Сруб собирают еще до того, как начинают рыть шахту, затем разбирают, пометив очередность нахождения каждого бревна.
Бревна между собой соединяют по технологии «в лапу» без остатка (рис. 4).
Рисунок 4. Соединение бревен в срубе по технологии «в лапу»
Если колодец не очень глубокий – 6 м и менее, то в нем стенки шахты не будут обрушиваться, к тому же в такой конструкции поток воды не очень сильный, значит, можно возводить сруб со дна готовой шахты. Для этого выкапывают шахту, устанавливая там временные подпорки.
Иногда поступают другим образом: на дно шахты укладывают распиленные вдоль бревна, на них укладывают половые доски, затем уже приступают к возведению сруба.
Наращивают сруб сверху по следующей технологии: его кладут на основание на глубине примерно 3 м, затем возводят до тех пор, пока не выйдет из земли примерно на 3–4 венца. Шахту потом углубляют примерно на 25 см. Делают это под серединой стенок, а затем берутся за углы. В местах, где стенки подрыты, кладут подпорки в виде клиньев. Если под углами тоже подрыто, выбивают клинья и сверху начинают постепенно и аккуратно осаживать сруб. Если грунт рыхлый, то сруб может застревать и его придется осаживать по верхнему венцу.
При не слишком глубоком колодце и плотном грунте сруб подвешивают на веревках в шахте. Это в значительной степени облегчает проведение работ, так как в данном случае не придется использовать клиновидные подпорки. При подобной технологии сруб просто постепенно опускается вниз на веревках. Благодаря такому методу можно немного наклонять сруб для выверки вертикальности, при необходимости его даже наклоняют на некоторый угол по вертикали (рис. 5).
Рисунок 5. Сруб, находящийся в шахте на канатах
Бетонные колодцы
Шахтный колодец лучше всего сооружать из бетона. Подобные конструкции намного прочнее по сравнению с деревянными, они долговечнее и с точки зрения гигиены также предпочтительнее. За счет плотных стенок не допускается проникновение разного рода загрязнений с поверхности земли. Материалы, необходимые для сооружения подобной конструкции, едва ли не доступнее древесины, работать с бетоном несложно, такая работа не потребует от строителя какой-либо особой квалификации.
В любом случае от строителя колодца потребуются элементарные знания относительно технологии производства бетона. Это необходимо для недопущения ошибок при его приготовлении, чтобы затраченные трудовые и финансовые ресурсы не пропали даром. Бетон является искусственным каменным материалом, который производят в ходе уплотнения и затвердевания бетонной смеси, включающей в себя вяжущий элемент или цемент, воду и заполнитель, в его роли обычно выступают мелкий песок и щебень или гравий.
Для производства бетонной смеси используют цементы различных марок, но наиболее подходящим будет портландцемент марки 400 или выше. В ходе долгого хранения цемента его основные технологические характеристики заметно снижаются. Это происходит особенно быстро, если он хранится в бумажных мешках, из-за того, что бумажные мешки пропускают через себя воздух и, соответственно, влагу, содержащуюся в нем. Если цемент приобретен в осенние или зимние месяцы, а использовать его планируется весной или летом, то его прочность снизится настолько, что для создания бетона он будет непригоден. Бетон, полученный на основе такого цемента, начнет рассыпаться при замерзании и оттаивании.
Если не получается приобрести цемент непосредственно перед началом работ, то выход из этой ситуации следующий: сразу после покупки материал пересыпают в плотную тару, не способную пропускать через себя воздух. Для этого лучше всего использовать мешки из синтетической пленки, а также железные бочки с плотными крышками.
Воду для приготовления раствора берут питьевую или же любую другую, но не слишком кислую. Кислотность воды определяется показателем рН, для бетона подойдет рН не меньше 4. Данный показатель выяснить несложно – для этого используют индикаторные бумажки, которые будут изменять свой цвет в зависимости от величины рН.
Внесение в смесь заполнителей поможет уменьшить расход цемента при проведении работ, а также улучшит технологические показатели бетона. Поэтому заполнители тоже должны отвечать некоторым требованиям. В качестве мелкого заполнителя используется обыкновенный природный песок, а в роли крупного подойдет щебень или гравий определенных размеров. Наиболее подходящим будет кварцевый песок. Другие пески, например известняковые или ракушечные, перед применением проверяются на прочность в строительной лаборатории. Песок представляет собой смесь частиц размером от 0,14 до 5 мм. Существуют речные, морские и горные пески. Первые две разновидности имеют округлую форму, последние – остроугольную. Из-за формы зерен наиболее подходящим для бетона является горный песок, так как он будет гораздо лучше сцепляться в смеси с другими составляющими.
Положительное свойство речных и морских песков заключается в практически полном отсутствии в их составе глины и иных органических примесей. При изготовлении бетона глина является наиболее вредной составляющей, так как она способна обволакивать зерна песка и не давать им соединяться с цементом. Иные примеси органического плана, например жирные кислоты или гумусовые включения, тоже негативно влияют на качество бетона и способствуют ухудшению его технологических характеристик.
Существует предельно допустимая норма содержания в песке таких примесей: их не должно быть более 3 %. Массу содержания примесей определяют за счет 3 %-ного водного раствора едкого натра: песок обрабатывают им в соотношении 1: 1, после чего эта взвесь отстаивается в течение суток. Если органических примесей в нем много, то раствор окрасится в темно-желтый, красный или коричневый цвет: песок нельзя использовать в строительных работах без предварительной промывки.
Гравий представляет собой окатанные зерна с размером частиц от 3 до 70 мм. Как и песок, он бывает речным, морским и горным. Частицы горного гравия более шероховатые, поэтому они гораздо лучше соединяются с раствором бетона. Для бетона наименее подходящей является яйцевидная форма частиц гравия, совершенно не подходит пластинчатая, в которой ширина в 3 раза или больше будет превышать толщину. Если гравий загрязнен глиной, его придется промыть. Необходимо учитывать тот факт, что для изготовления колодцев используется гравий, величина зерен которого не превышает четверти стенки колодца. Допустим, если толщина стенок составит 100 мм, то гравий с зернами более 25 мм не подойдет.
Щебень является дробленым камнем с размерами зерен до 150 мм. В строительных работах обычно используют известняковый и гранитный щебень, этот материал подходит и для строительства колодца. Не стоит применять кирпичный щебень.
Бетонную смесь производят в бетономешалках либо вручную. При ручном изготовлении сначала перемешивают цемент и песок, после чего добавляют необходимое количество воды и снова перемешивают. В последнюю очередь в смесь вносят гравий или щебень, предварительно смоченные водой. Потом все тщательно смешивают до тех пор, пока не получится однородная масса.
Бетонный раствор помещают в форму слоями по 10–15 см и уплотняют трамбовками, пока сверху не выступит вода. Соблюдение этой технологии при сооружении колодца очень важно, так как чем лучше уплотнена смесь, тем выше будет прочность бетона после его затвердевания. При проведении профессиональных строительных работ смесь уплотняют специальными вибраторами.
При вибрировании бетонная смесь имеет характеристики тяжелой жидкости, расплывается, полностью заполняет форму. Для непрофессионального строителя в качестве вибратора можно использовать вибрационный насос, вибрационный активатор стиральной машины или же вибрационный распылитель для краски.
После того как бетонная смесь уложена в форму и тщательно уплотнена, следят за тем, чтобы в первое время процесс затвердевания протекал без подсыхания и подмерзания. Это особенно важно в течение первых 10 дней. Оба процесса очень вредны для последующего качества бетона. Если погода жаркая и ветреная, бетон накрывают влажными опилками или же какими-либо другими материалами. В течение дня его придется несколько раз смачивать водой. Если прогнозируются заморозки, бетон дополнительно утепляют, закрывают сухими опилками. Теплопроводность сухих опилок не слишком высока, поэтому даже 5‑сантиметровый слой способен защитить свежий бетон от подмерзания в осеннее или весеннее время.