Этот процесс, называемый методом заливки со скользящей опалубкой, продолжается до тех пор, пока колодец не достигнет водоносного слоя.
Недостатком процесса является значительная длительность строительства колодца, так как после каждой заливки необходима выдержка времени в 8– 10 дней для схватывания и отвердения уложенной бетонной массы.
Монтаж фильтров из пористого бетона
Фильтры из пористого бетона устанавливают в окнах кирпичной, каменной или бетонной кладки, если вода поступает в колодец не через дно, а через боковые стенки.
Для этого при монтаже трубных колодцев в нижней части колодца устраивают отверстия, через которые вода будет поступать в колодец. Если вода поступает со дна колодца, то эти отверстия заделывают бетоном. Если же вода поступает через стенки в нижней части колодца, то в эти отверстия вставляют фильтры из пористого бетона. Такие отверстия называются фильтровальными окнами. Обычно их бывает от 5 до 10 штук.
Пористый бетон готовят из сульфатного портландцемента и заполнителя, который должен быть крупностью не менее 2–3 мм. Состав по весу 1:8, т. е. на одну весовую часть цемента берут 8 частей заполнителя.
Таблица 7
Крупность заполнителя для пористого бетона в зависимости от крупности заполнителя водоносного слоя
Крупность заполнителя для пористого бетона берут в зависимости от средней крупности заполнителя породы (обычно песка) водоносного горизонта (табл. 7).
При устройстве нижних колец из бетона арматуру в окнах не ставят. Фильтровальные окна обычно устраивают прямоугольной формы. Такими же должны быть и фильтры.
Для изготовления фильтров на ровном щите устанавливают опалубку соответствующих размеров, и заполняют пористым бетоном.
После схватывания и затвердения бетона в течение 4–5 суток фильтры снимают и вставляют в фильтровальные окна, закрепляя обычным цементным раствором. Поскольку коррозии фильтра не происходит, фильтр сохраняет свои свойства достаточно долгое время.
На заметку
Применение обычного портландцемента не дает нужного эффекта, потому что довольно быстро поры зарастают гидросульфоалюминатом кальция и фильтр теряет свойство фильтровать проходящую воду.
Буровые колодцы и скважины
Буровыми колодцы называют потому, что они выполняются методом бурения скважины с последующей установкой в пробуренной скважине стальных труб для откачки из водоносного горизонта воды. В нижней части трубы, находящейся в водоносном слое, должен быть установлен фильтр, необходимый для фильтрации поступающей из водоносного слоя в трубу воды.
Бурение скважины выполняют с помощью бура или специального бурового инструмента. Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр и массу. Применяют его для бурения различных пород путем вращения или долбления, т. е. нанесения по породе сильных ударов инструментом, насаженным на штангу.
Все виды бурового инструмента имеют коническую резьбу, с помощью которой инструмент ввертывается на штангу. Буровой инструмент изготавливается из высококачественных сортов стали и подвергается термической обработке.
Буровые ложки применяют для бурения скважин преимущественно в устойчивых легких породах: чистых, влажных песках, глинистых песках, песках с мелким гравием, суглинках и песчанистых глинах.
Ложки изготавливают из листовой стали или стальных труб с обязательной термообработкой. Корпуса ложек изготавливают диаметром 70, 102, 140, 198 мм и длиной 700–750 мм. Эти ложки предназначены для обсадных труб с внутренним диаметром 78, 115, 155 и 205 мм. В основном используют ложки с лезвием и змеевиком. При работе ложки с лезвием и двумя заостренными резцами требуется нажим определенной силы, чтобы она врезалась в породу и срезала ее. Ложка со змеевиком на конце облегчает бурение, так как нажимать на нее во время работы почти не требуется, поскольку змеевик ввертывается в грунт и тянет за собой ложку.
Змеевик (спиральный бур) применяют для бурения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторого количества гравия. Он состоит из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвием. Шаг спирали принимают, как правило, равным диаметру змеевика. Изготавливают из полосовой стали нужной марки и вязкости. Закаливают змеевик на высоту спирали. Перекаленный металл непригоден, так как при бурении он может сломаться и удалить его из скважины практически невозможно.
Совет
Змеевик должен быть цельнокованым, сварные змеевики не допускаются, так как по месту сварки может произойти излом. Змеевики бывают диаметром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм.
Долота применяют для ударного бурения. Они подразделяются на зубильные, пирамидальные, плоские, крестовые и др. Долота состоят из лопасти, шейки, конусной резьбы. Нижняя кромка является режущей поверхностью. Выковывают долота из цельного куска стали с последующим закаливанием. Во время работы для округления ствола скважины долото после каждого удара поворачивают на угол 15–20°. Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лезвия 258, 260, 290 мм.
Желонки бывают простые и поршневые. Желонки служат для извлечения из скважины пробуренной ударным способом породы, а также для бурения сыпучих и рыхлых пород. Корпус желонки изготовляют из трубы длиной 2–3 м. Вверху имеется резьба для крепления к штанге или серьга для крепления к канату, внизу – стальной башмак с клапаном. Нижнюю часть башмака делают острой, диаметром на 4–8 мм больше наружного диаметра корпуса желонки.
Рис. 28. Оборудование для бурения скважин:
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
Желонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм и соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм.
Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Диск крепится шарнирно с одной стороны к своему седлу с отверстием, на которое он опускается. Если клапаном служит шарик, то он перекрывается ограничителем, не позволяющим уйти ему вместе с породой. При ударе о породу желонка внедряется в породу, она при этом поднимает клапан, при обратном движении тяжесть и давление породы закрывает клапан: желонка заполняется породой. Поднятая наверх желонка с породой освобождается от нее путем опрокидывания желонки.
Поршневая желонка в изготовлении сложнее, но она дает замечательные результаты при работе в разжиженных водой породах. При этом поршень устанавливается внутри желонки и управляется с помощью штанги.
Указанная выше длина бурового инструмента необходима потому, что в процессе работы бурение чередуется с извлечением инструмента из скважины, очисткой его от породы, обратной вставкой его в скважину, после чего цикл работы повторяется.
Выемка инструмента отнимает очень много времени. При коротком инструменте производительность труда сильно падает. Но сверхдлинный инструмент также малопригоден, поскольку заполненный породой окажется очень тяжелым и потребует больших усилий для выемки его из скважины.
На заметку
В процессе бурения рыхлые грунты обваливаются и засоряют скважину. Чтобы избежать этого, в пробуриваемую скважину вставляют обсадную трубу. Диаметр обсадной трубы должен быть таким, чтобы в нее свободно входил буровой инструмент. По мере бурения скважины обсадная труба опускается. При поворачивании обсадной трубы ее нагружают балластом, с тем чтобы осадить обсадную трубу в грунт. Обсадные трубы по мере бурения удлиняют путем наращивания с помощью резьбовых соединений. Поэтому, чтобы избежать развинчивания обсадных труб в скважине, вращать обсадные трубы как при их спуске в скважину, так и при подъеме, нужно только в одну сторону (в сторону завинчивания).
Буровая скважина должна быть строго вертикальной. В силу этого и бур должен находиться строго в вертикальном положении.
Для этого необходимо выполнить следующее:
1. Перед бурением кладут и прочно крепят к земле толстую доску с отверстием, соответствующим диаметру обсадной трубы. Доску крепят к земле с помощью длинных прочных кольев.
2. Над доской устанавливают треногу из толстых жердей или бревен с прикрепленным к ее вершине блоком (рис. 28).
3. Бур устанавливают в отверстие в доске, выравнивают по отвесу и делают забур в грунт на длину применяемого инструмента. Затем бур вынимают из скважины, очищают от вынутого грунта. В образовавшуюся скважину вставляют обсадную трубу и ввинчивают ее в грунт путем вращения под балластом. Затем внутрь обсадной трубы вставляют бур, который подвешивают на канате, перекинутом через блок треноги.
