Абиссинский колодец: конструкция скважины, изготовление фильтра своими руками

Абиссинский колодец: конструкция скважины, изготовление фильтра своими руками.

Начиная сооружение дачного строения и обустройство загородного участка, встаёт задача обеспечения строительства водой. В основном речь идет о потребностях в технической воде.

Дешевле всего и с наименьшими трудозатратами можно получить воду для бытовых нужд, в количестве достаточном для водоснабжения дачного участка или небольшого частного дома, если обустроить абиссинский колодец своими руками. Устройство такого гидротехнического сооружения имеет свои геологические особенности которые следует учесть при определении допустимости обустройства скважины и, если это возможно, то переходить непосредственно к выполнению работ.

Экономически целесообразно решать эту задачу с минимальными финансовыми, организационными и трудовыми затратами и в кратчайшие сроки. В этом плане предпочтительным решением является обустройство на участке абиссинского колодца.

Краткая характеристика абиссинского колодца

---

Абиссинским колодцем называют устройство для добычи воды, которое можно соорудить на участке своими силами без привлечения квалифицированных специалистов и специальной техники. Такую технологию сооружения для добычи воды придумал и впервые применил на практике в XIX веке британский инженер Нортон. Поэтому такое сооружение называют — «скважина Нортона». В литературе и интернет источниках используют также понятие иглофильтр, подчеркивая тем самым конструктивные особенности устройства и способ сооружения скважины. Иглофильтр забивают в грунт там, где это возможно, обеспечивая подачу воды из скважины в самые короткие сроки.

Преимущества:

• возможность сооружения колодца своими силами из подручных средств;
• простота конструкции, легкость и быстрота изготовления;
• возможность получения воды хорошего качества;
• дешевизна скважины;
• долгий срок службы устройства.

Недостатки:

•  затруднения или невозможность сооружения колодца в сложных, тяжелых грунтах: камень, глина и т.п.;
• ограничения подъема воды с глубины не более 10-15 м;

Области применения и требования к сооружению абиссинского колодца

Глубина колодца определяется исходя из потребностей:

•  для обеспечения хозяйственных нужд водой низкого качества достаточно добывать воду с глубины 5-7 м;
•  для удовлетворения бытовых потребностей водой хорошего качества следует добывать воду на глубине 8-10 м;
• для полного обеспечения водой всех потребностей с возможностью получения питьевой воды высокого качества следует добывать воду с глубины 10-15 м и более.

Рекомендации по расположению скважины на участке:

• расстояние между скважиной и септиком, сливной ямой или другим местом возможного загрязнения не менее 8-10 м;
• грунтовые воды и стоки дождевой воды не должны попадать непосредственно в скважину.

Примечания.

1. Назначение скважины определяется не только ее глубиной, но и характеристиками источника воды в данном районе: дебитом, ресурсом, качеством воды и т.п.
2. При сооружении скважин глубиной до 5 м по закону не требуется разрешение на обустройство.

Оборудование для изготовления абиссинской скважины

---

Инструменты и оснастка:

• болгарка с набором сменных отрезных дисков;
• дрель;
• сварочный аппарат;
• кувалда;
• газовые ключи.

Расходные материалы и оснащение:

• диски от штанги для изготовления бабы;
• самодельная буровая установка или ручной бур;
• стальная труба, нарезанная отрезками длиной 1,0-1,5 м;
• трубы из пластика или полипропилена для подачи воды в пределах участка;
• трубы для сооружения треноги;
• веревки, блоки;
• ведра для выемки грунта из скважины;
• метизы (болты, гайки);
• стальная лента для изготовления хомутов или готовые хомуты;
• муфты;
• металлическая сетка;
• стальная проволока,геотекстиль.

Скважина-игла

---

Наиболее подходящим типом почвы для обустройства таких скважин является песчаный или песчано-гравийный грунт, находящийся обычно ниже глинистой прослойки, которая может иметь значительную толщину. Если почва в месте, куда должна быть забита «игла», содержит в своем составе крупные валуны, то от идеи стоит отказаться до начала производства работ, которые не только не дадут желаемого эффекта, но и станут причиной потери времени, сил и средств.

1. Выбор местоположения скважины. Это наиболее ответственный этап. Для установления возможного местоположения скважины следует ориентироваться на примеры ранее оборудованных скважин в прилегающей местности, на расположение колодцев, наличие стоков воды и ручьев. Необходимо определить вероятную глубину залегания водоносного слоя, особенно если поставить задачу получения качественной питьевой воды из скважины. В средней полосе России глубина залегания водоносных пластов колеблется в пределах 2-15 м.
2. На выбранном месте участка выкапывают колодец или бурят скважину диаметром 80-100 мм на глубину не более 1 м. Шнековое бурение является наиболее предпочтительным вариантом сооружения колодца, который будет выполнять функцию направляющей при установке иглофильтра. При отсутствии необходимого бурильного оборудования такой колодец можно выкопать вручную, используя шанцевый инструмент. В мягких грунтах можно сделать колодец, забивая трубу соответствующих размеров ударами кувалды и вынимая грунт с помощью желонки или вымывая с помощью струи воды под давлением.
3. В колодец устанавливают подготовленный иглофильтр (трубу с наконечником и оборудованным фильтром).
4. Следующим этапом является погружение иглофильтра в грунт. Для этого применяют способы забивания: бабой; штангой.

Наиболее распространен способ забивания бабой. Его применяют при диаметре трубы малого диаметра (30 – 40 мм). Баба, изготовленная из дисков, имеет отверстие по оси и две рукоятки, за которые бабу подвешивают над скважиной на треноге из штанг. На расстоянии 0.5-1,0 м от верхнего края трубы закрепляют подбабок – специальный хомут, стягиваемый болтами, который служит упором, воспринимающим удары бабы при падении.

Надетую на трубу бабу циклически поднимают вверх и отпускают, обеспечивая падение с определенной высоты. При этом происходит забивание трубы ударами по подбабку. По мере углубления иглофильтра в землю и наращивания длины трубы новыми отрезками, подбабок перемещают вверх в новую рабочую позицию.

Масса бабы может легко варьироваться в зависимости от условий грунта. Целесообразно использовать бабу массой 40-50 кг. Схема забивания иглофильтра бабой показана на рисунке.

Начинаем проходку

---

Если же структура слоев литосферы позволяет выполнить скважину-иглу своими руками ударным способом, не применяя бурение, то потребуется выполнить следующую последовательность действий:

1. Снять рыхлый слой грунта до суглинка.
2. Если скважина будет использоваться весь год, потребуется сделать кессон, который должен быть заглублен ниже точки промерзания грунта, чтобы избежать возможности образования льда в трубах. Если «игла» будет использоваться сезонно или размещается в подвале дома, пункт можно пропустить.
3. Начать проходку следует при помощи лома или спирального бура, диаметр которого на 5-10 мм меньше заготовленных толстостенных газовых труб. Это позволит выполнить отверстие в грунте глубиной 1-1,5 м, благодаря чему первая секция легко войдет до половины своей длины и будет жестко зафиксирована. Особое внимание следует уделить вертикальности начальной проходки, так как именно она задаст направление движения водовода и определит качество абиссинского колодца, сделанного своими руками.

Далее «игла» должна быть заглублена до водоносного песчаного слоя, за счет наращивания плети новыми сегментами и забиванием металлоконструкции в почву. Ударное воздействие может быть реализовано при помощи кувалды или «бабки».

При этом для использования последней следует сделать следующее:

1. пропустив через центральное отверстие выступающий конец водовода, установить на грунт «бабку». К которой предъявляются следующие требования: масса должна быть не менее 30 кг; центральное отверстие превышает внешний размер соединительной муфты на 5 – 10 мм; по бокам выполнены проушины или отверстия под рым-болты для крепления веревок, располагаемые сверху и по центру ребер.
2. нарастить водовод очередной секцией при помощи резьбовой стальной муфты. К которой предъявляются особые требования: толщина стенки должна быть не меньше, чем у соединяемых плетей; длина нарезанной части превышать диаметр трубы втрое; по концам выполняются цилиндрические проточки, которые необходимо сделать для плотного вхождения участка плетей без резьбы на глубину не менее 5 мм, а значит их калибр должен совпадать с наружным размером труб.
3. каждая из секций вкручивается в муфту с пеньковым уплотнением поверхностей на глубину не менее 1,5 поперечных сечений;
4. наверху смонтированной плети крепится узел с двумя блоками для подъема/опускания «бабки», через которые пропускаются веревки, крепящиеся к проушинам или рым-болтам ударного инструмента. Если высота слишком большая, то крепить блок следует до соединения секций между собой;
5. «бабка» поднимается до упора вверх и фиксируется в таком положении;
6. на расстоянии 1 – 1,5 м от поверхности земли, но не менее 0,2 м от соединительной муфты, крепится «подбабник» представляющий собой массивную цилиндрическую деталь с выступами и разрезным вкладышем из металла, твердость которого больше чем у материала трубы.

Когда все готово, «бабка» отпускается и падает на «подбабник», который фиксируется еще сильнее за счет конических вкладышей, а водовод погружается в грунт.

После определённого числа подъемов и сбросов ударного инструмента, зависящего от характера грунта, водовод забивается до уровня, когда работать «бабкой» становится неудобно. После этого установленные элементы ударной пары следует снять и повторять операцию с наращиванием плети новыми сегментами, до тех пор, пока не будет достигнута необходимая отметка.

Забивание штангой применяют при диаметре трубы для иглофильтра более 50 мм. Штангу подвешивают на треноге и опускают внутрь трубы. Циклически поднимая и отпуская штангу, производят удары по верхнему торцу наконечника, приваренного внизу трубы.

Масса штанги может составлять 10-20 кг в зависимости от её диаметра и длины. В качестве штанги можно использовать стандартный стальной лом, масса которого при длине 150-170 мм может составлять 8-10 кг.

Забивание штангой обеспечивает более эффективное обустройство скважины по сравнению с забиванием бабой. При этом исключается деформация трубы иглофильтра при погружении в грунт и её заклинивание. Недостатком является малый вес штанги, что приводит к меньшей скорости погружения иглофильтра по сравнению с забиванием тяжелой бабой.

Для облегчения погружения трубы в грунт в неё периодически заливают воду, которая может вытекать из нижней части трубы через систему отверстий, просверленных выше наконечника. Вода обеспечивает более легкое погружение наконечника в грунт.

Для ускорения погружения иглофильтра в землю можно нагружать трубу сверху дополнительным грузом из дисков, устанавливаемых на хомут, закрепленный в верхней части трубы.

При погружении наконечника в водоносный слой или полость в грунте, вода с шумом уходит вниз и ее уровень в трубе резко понижается, что и является показателем достижения источника воды в грунте.

После достижения водоносного слоя необходимо промыть иглофильтр водой под давлением для удаления из трубы остатков грунта и загрязнений, возникших при погружении устройства в грунт. Площадку вокруг скважины следует забетонировать во избежание загрязнения скважины сточными или дождевыми водами.

Особенности конструкции и способы изготовления иглофильтра

---

Первый забиваемый сегмент водопровода и есть та самая «игла», благодаря которой скважина получила свое наименование.

Иглофильтр можно изготовить из различных материалов. Чаще всего используют стальную трубу диаметром 50-60 мм, оснащенную коническим заостренным наконечником. В случае применения трубы большего диаметра для обустройства скважины подачу воды на участок можно обеспечить с помощью пластиковой трубы, которую размещают внутри стальной.

Экономически целесообразно применить оцинкованную толстостенную трубу в виде отрезков длиной 1,5 -2 м. Для удобства монтажа устройства на обоих торцах трубы нарезают резьбу, что позволяет наращивать длину погружаемого устройства при глубоком залегании водоносного слоя.

На один из концов трубы навинчивают заострённый наконечник, изготовленный из болванки диаметром на 20-30 мм больше, чем диаметр трубы, что облегчит погружение всей трубы в грунт. Для надежности крепления наконечник приваривают к торцу трубы.

Заостренную коническую часть наконечника можно закалить и провести низкий отпуск для повышения ударной прочности. Верхнюю часть наконечника не следует закаливать, во избежание хрупкого разрушения в процессе забивания ударами штанги. Для получения хорошего эффекта термообработки наконечник следует изготовить из среднеуглеродистой хромистой стали.

Изготовление фильтра для абиссинской скважины

---

Продолжительность работы скважины и качество подаваемой на участок воды во многом зависит от технических характеристик фильтра и технологических особенностей его изготовления. Особенно это существенно при невысоком качестве источника воды в грунте.

К его устройству предъявляются следующие требования:

• плеть должна иметь стальной наконечник, изготовленный из цельного материала и присоединенный при помощи резьбы или сварки;
• основание присоединяемого к трубе конуса должно быть больше внешнего размера трубы на толщину фильтра + 10 мм, чтобы гарантировать сохранение его целостности;

В нижней части трубы создают конструктивный элемент для забора и фильтрации воды из водоносного слоя. Для этого, отступив 0,5 м от торца, просверливают в шахматном порядке с шагом 50 мм систему отверстий диаметром 6-10 мм. Общая высота заборной части может варьироваться в пределах 0.5 – 1.0 м.

Фильтром может стать закрепленная нержавеющая сетка с ячейкой 2 мм (меньшее сечение может быстро заилиться) и/или намотанная проволока, имеющая антикоррозионное покрытие или исполнение, с соответствующим шагом витков;

Крепление фильтрующего элемента выполняется проволочными скрутками или пайкой с использованием оловянного припоя, не содержащего в своем составе свинца, который способен отравить воду.

Подготовленный участок трубы обматывают проволокой из нержавейки диаметром 1,5 мм в виде спиральной навивки, стараясь не закрывать отверстия в трубе. Поверх проволоки наматывают в два слоя сетку из нержавейки с отверстиями малого диаметра, которую закрепляют на трубе хомутами.

С целью обеспечения лучшей фильтрации и уменьшения размера взвесей в воде, поверх стальной сетки наматывают ленту из геотекстиля, которую также закрепляют хомутами. На рисунке показаны стадии изготовления фильтра на стальной трубе устройства.

Дополнительно после установки стального иглофильтра на требуемую глубину, соответствующую залеганию водоносного слоя, внутрь трубы можно поместить пластиковую трубу, оснащенную фильтром, аналогичным описанному выше. Это обеспечит высокое качество воды, получаемой с помощью абиссинской скважины и длительную бесперебойную работу устройства.

Пластиковая труба вместо водовода

---

Появление новых материалов и комплектующих для монтажа водопроводов обусловило желание мастеров выполнить скважину для подъема воды с глубины, использовав пластиковые трубы, не подверженные в отличие от металла коррозии и не являющиеся источником оксида железа, повышающего жесткость. Однако свойства пластика не позволяют забивать его в грунт без потери формы и герметичности, что обуславливает необходимость бурения для обустройства таких абиссинских скважин.

Так как абиссинской является скважина с заглушенным дном, за счет чего вода поступает не в результате притока, а через перфорированную стенку, прежде чем забивать пластиковые трубы в отверстие, полученное в результате шнекового или спирально-винтового бурения, следует выполнить проходку на всю глубину. После этого забивается колонна, состоящая из пластиковых труб, начиная с концевой секции, имеющей перфорацию поверхности с фильтром и заглушенное дно. Заглушку предпочтительно сделать конической, чтобы облегчить проходку.

Разнообразие, представленных на рынке, сантехнических коммуникаций позволяет выбрать в качестве материала для того, чтобы выполнить своими руками абиссинский колодец, один из следующих вариантов пластиковых труб:

1. Метапол, диаметром 1 дюйм и более, опускаемый без разрывов сечения в отверстие, полученное бурением при помощи спирального бура.
2. ПВХ трубы, диаметром не менее 1 дюйма, опускаемые по одной секции, которые свариваются друг с другом, до получения нужной длины.
3. Канализационная пластиковая труба, диаметр которой составляет от 57 мм, опускаемая в скважину и наращиваемая посредством стандартных соединений с резиновыми уплотнениями.

Скважина-игла с обсадной трубой

---

Если в процессе бурения шурфа для абиссинского колодца, выяснилось, что грунт слишком рыхлый и без параллельного усиления стенок проходки сохранять форму не может, не стоит расстраиваться и вместо того, чтобы сделать абиссинский колодец своими руками с водоводом из пластиковых труб, использовать его как обсадную колонну. Бурение в этом случае следует выполнять эксцентриковым инструментом, например, буровой ложкой, которая как раз предназначена для песчаного грунта, а укрепление стенок производится параллельно, по мере опускания штанги из газовых труб.

Трубная конструкция, передающая вращение от ворота к буровому инструменту в данном случае, будет впоследствии использована, как абиссинская скважина, сделанная своими руками, поэтому к ней предъявляются требования аналогичные тем, что были перечислены при описании оборудования колонны – «иглы».

После того как бурение шурфа выполнено на всю глубину, а стенки укреплены, штанга постепенно достается из скважины и разбирается на отдельные секции. Буровой инструмент заменяется на концевую секцию с заглушенных концом и перфорированной стенкой, снабженной фильтрующим элементом.

Начиная с концевого звена происходит сборка секций, с герметизацией резьбовых муфтовых соединений при помощи пакли, и постепенное опускание в шурф, до достижения дна. Полости между водоводом и обсадной колонной полностью или частично засыпаются мелкой каменной крошкой для дополнительной фильтрации.

Насосы для абиссинских скважин

---

В абиссинскую скважину, изготовленную из трубы малого диаметра невозможно установить погружной насос. Для этого труба должна быть не менее 80 мм в диаметре. Поэтому используют наружный ручной поршневой или электрический роторный насос, который устанавливают сверху конструкции. К выходному патрубку насоса подключают водопроводную сеть для обслуживания потребностей участка.

Эксплуатация и обслуживание абиссинской скважины

---

Устройство с наружным всасывающим насосом необходимо оснастить клапаном для исключения потери вакуума. После завершения монтажа скважины следует залить в устройство воду, запустить насос и подождать появление чистой прозрачной воды из выходного патрубка. В зависимости от содержания ила, примесей и загрязнений в водоносном слое этот процесс может быть достаточно продолжительным.

Чистую, прозрачную воду можно использовать для хозяйственных потребностей и технического применения в строительстве.

Возможность применения воды из скважины для питья должна быть установлена на основании химического анализа в санэпидемслужбе.

Выводы.

---

Такие колодцы практически не наносят ущерб окружающей среде. При их сооружении не повреждается окружающий ландшафт.

Абиссинский колодец отличаются долговечностью, неприхотливостью в эксплуатации, в связи с чем обеспечение загородного участка водой из абиссинской скважины становится весьма популярным мероприятием среди владельцев земельных участков.

Абиссинский колодец: видео снятое заказчиком