Особенности устройства скважины на участке
Чтобы обеспечить загородный дом водой, необходимо выполнить бурение скважины до достижения водоносного слоя. Стенки скважины необходимо защитить от расслоения почвы и для того, чтобы обеспечить чистоту воды. Для этого предназначены трубы.
Чтобы защитить скважину от обрушения, устанавливают обсадные конструкции. Сохранить чистоту воды помогают эксплуатационные модели. В настоящее время для того, чтобы снизить стоимость трудозатрат и материалов, выпускают изделия, которые одновременно выполняют оба предназначения.
Прежде чем приступать к строительству, необходимо узнать, какие бывают трубы, в каких условиях нужно использовать те или иные изделия. В настоящее время промышленность производит модели из различных материалов.
В основном модели для скважин изготавливаются из материалов трех видов:
- стали;
- пластика;
- асбестоцемента.
Пример схемы водозабора воды из колодца для водоснабжения дома.
Среди конструкций различных видов достаточно трудно найти универсальный вариант, подходящий для любого типа колодцев. Поэтому необходимо учитывать условия, в которых осуществляется бурение. Именно поэтому для каждого конкретного случая необходимо выбрать наиболее подходящий вариант.
При выборе труб необходимо учитывать следующие факторы:
- технологию производства работ;
- вид почвы;
- глубину колодца;
- ширину колодца.
Почва является неоднородной и подвижной. Вследствие этого при установке труб они будут испытывать определенные нагрузки со стороны грунта. Поэтому необходимо точно определить, из какого именно водоносного слоя будет поступать вода.
Необходимо учитывать возможность попадания в конструкцию сточных вод. Также необходимо учитывать уровень прохождения расположенных выше водоносных слоев.
Чтобы узнать точную глубину расположения водоносного слоя и состав грунтов, можно уточнить эти данные у соседей, которые уже сталкивались с этой проблемой при строительстве скважин. До начала строительства можно найти скважину, расположенную на соседнем участке, близко от планируемой.
Конструктивные особенности
Конструктивно водяная скважина состоит из ствола, представляющего обсадную трубу, заглублённую до водоносных слоёв грунта. Снизу в стенках трубы проделываются отверстия для проникновения воды внутрь скважины. Снаружи отверстия затягиваются фильтрами во избежание попадания с током воды песка и иных механических загрязнителей.
Для извлечения воды на поверхность применяются различные водоподъёмные приспособления:
- Ручные насосы.
- Электрические погружные насосы.
- Электрические поверхностные насосы.
- Автоматизированные насосные станции.
Основные компоненты
Разберём подробнее схему скважины: устройство и назначение основных компонентов, принципы их действия, выдвигаемые к ним требования. В качестве основных компонентов водной скважины выступают обсадная труба и фильтр.
Обустройство скважины после бурения подразумевает обсадку её трубами, с установленными сетчатыми фильтрами. После обсадки скважину следует прокачать, и после этого она считается введённой в эксплуатацию.
Общие особенности конструкции всех скважин приблизительно одинаковы. Схема скважины на воду выглядит так:
- Отверстие, пробуренное в грунте.
- Стенки отверстия укрепляются обсадными трубами. Одновременно они служат для предотвращения попадания в ствол скважины загрязнённой воды из верхних слоёв почвы – так называемой верховодки. Порой скважины, пробуренные в скальных породах, обходятся без обсадных труб.
- Забой, нижняя проперфорированная часть трубы, должен располагаться в толще водоносного горизонта. Это основной принцип работы скважины. Если забой не достигнет водоносного пласта, либо проскочит его, она не будет функционировать.
- В неглубоких скважинах, где велика вероятность попадания внутрь скважины песка, обязательно следует устанавливать фильтрующие приспособления. Обойтись без фильтра можно только при заборе воды из глубинных артезианских скважин. Фильтры бывают внешними, прикреплёнными снаружи обсадной трубы, либо внутренними, крепящимися непосредственно к водозаборному шлангу насоса.
- На верхнюю оконечность обсадных труб устанавливается защитный оголовок. Он предотвращает попадание в скважину осадков, а также грязи и пыли через верхнюю горловину.
Обсадная труба
Обсадные трубы изготавливают из стали или полимеров. При неглубоком расположении водоносного слоя в обустройстве скважины применяют одну трубу. Но, если длины одной трубы не хватает, чтобы достать до воды, приходится стыковать друг с другом несколько труб. Для этого на краях труб нарезают резьбу, и соединяют их с помощью муфт. Другой вариант соединения – при посредстве электросварки.
Если диаметр бура, используемого для пробивки скважины, не превышает диаметр обсадных труб, то использовать для стыковки муфты не рекомендуется. Выступая за габариты трубы, муфта будет создавать препятствия для её погружения.
По этой же причине не следует делать чрезмерно толстые швы при сварочном соединении. Оба варианта труб – полимерные и стальные, – имеют свои преимущества и свои недостатки. Так, пластик более устойчив к воздействию коррозии, а металл – более стоек к механическим нагрузкам.
Фильтрация
В некоторых случаях используют сильные стороны обоих вариантов: внешняя обсадная труба делается стальной, а внутрь её, в виде вкладыша, вставляется пластиковая. Снизу первая погружаемая труба перфорируется.
Для этого, начиная с нижнего торца, на протяжении полутора-двух метров, в ней делают небольшие отверстия. Диаметр их не должен превышать сантиметра, а расстояние между ними 2-3см. Сквозь данную перфорацию вода проникает внутрь трубы, откуда перекачивается наверх с помощью насоса.
Защитный фильтр надевается на перфорированную часть обсадной трубы. Он исполняет защитную роль, предотвращая попадание песка внутрь скважины вместе с водой. Изготавливается фильтр из мелкоячеистой сетки, натягиваемой на трубу.
При необходимости сетка наматывается в несколько слоёв. Также, вместо сетки можно использовать проволоку из не окисляющихся материалов. Её наматывают поверх перфорации плотными мотками. В некоторых случаях для очистки воды используются погружной фильтр, являющийся отдельным приспособлением, надеваемым на шланг водяного насоса.
Расчет диаметра трубы для обсадки скважины
Одно из правил эксплуатации погружных насосов – отсутствие контакта со стенками обсадной трубы. Иначе это приведет к появлению дополнительной вибрации и разрушению трубопровода, насосного оборудования. Выход – сначала выбрать насос, а затем рассчитать диаметр скважины. Внутреннее рабочее сечение последнего должно быть минимум на 4 мм больше габаритов насосного оборудования.
- Плюсуем диаметр насоса (100 мм) и 2 минимальных расстояния до стенки (4 мм) – 100+4+4=108 см.
- Ближайшая по размеру пластиковая труба 110 мм. Однако из-за толщины стенок 5 мм она не подходит, так как внутреннее сечение составит 100 мм.
- Выбираем диаметр 125 мм.
По такому же принципу можно рассчитать размеры стальной обсадной трубы. Обычно в паспорте глубинных (погружных) насосов указывают минимально допустимый диаметр скважинного ствола.
При выборе обсадной трубы для водяной скважины нужно учитывать все параметры. Для этого рекомендуется пригласить специалиста или воспользоваться услугами профильных компаний. Попытки самостоятельного обустройства могут привести не желаемому результату – быстрому выходу из строя оборудования, повреждению трубопровода.
Полимерные трубы НПВХ
НПВХ – это альтернатива металлическим трубам. Они изготовлены из плотного непластифицированного поливинилхлорида. В отличие от ПНД они используются как основная обсадная труба. Первые скважины с использованием НПВХ, были пробурены еще в 2011 г. Мы постоянно изучаем этот процесс. С 2017 г., на основании экспериментальных данных, наша компания начала их широко применять в своей работе. На фото 1 показаны трубы НПВХ.
Преимущества НПВХ
- Долговечность. Скважина с использованием труб НПВХ способна функционировать более 50 лет.
- Устойчивость к электрохимической и гальванической коррозии. НПВХ состоят из поливинилхлорида. Проще говоря, это полимер (пластмасса), который не поддается коррозии.
- Прочность. Изделия из НПВХ изготавливают методом непрерывной экструзии из непластифицированного поливинилхлорида. Материал крепкий и экологически безопасный.
Наша компания ООО «БурГеоСервис» использует НПВХ в своей работе в соответствии с ГОСТУ P 51613-2000.
ПНД – это полиэтиленовая труба низкого давления. Ее используют в качестве дополнительной (внутренней) колонны в двухтрубных конструкциях скважины. ПНД не достаточно прочные для того, чтобы их можно было использовать, как основную колонну. Их монтируют внутри металлической или НПВХ.
Причины популярности пластиковых труб
Обсадные пластиковые трубы для скважин, набирающие все большую популярность, подразделяются на следующие категории:
- изготовленные из полипропилена;
- выполненные из ПВХ;
- изготовленные из полиэтилена низкого давления.
Обсадные полипропиленовые трубы для скважин
Пластиковые трубы для скважины отличают следующие характеристики:
- возможность достигать исключительной герметичности в местах соединений;
- способность не подвергаться коррозионным процессам, чем не может похвастаться стальная обсадная труба;
- доступная стоимость;
- легкий вес;
- возможность успешной и длительной эксплуатации даже в условиях воздействия агрессивной среды;
- простота и невысокая стоимость монтажа.
Решая вопрос о том, какую трубу выбрать для скважины – пластиковую или металлическую, – следует учитывать и недостатки пластиковых изделий, к наиболее значимым из которых можно отнести:
- невысокую по сравнению со стальными и чугунными трубами механическую прочность;
- неспособность выдержать значительные как статические, так и динамические нагрузки.
Как следует из характеристик пластиковых труб, их лучше выбирать в тех случаях, когда скважины бурятся на небольшую глубину и эксплуатируются в щадящих условиях. Такие скважины, в частности, бурят для бытовых систем водоснабжения. Если выбирать, какие трубы лучше для скважины, исходя из соотношения их цены и качественных характеристик, то изделия из пластика полностью соответствуют такому требованию.
Кессон для скважины: виды и характеристики
При разнообразии материала изготовления – металл, пластик, бетон, кирпич – кессон представляет собой защитную конструкцию, устанавливаемую на устье скважины. Вверху кессона имеется люк для доступа к оборудованию, размещаемому внутри этой емкости.
Для кессона обязательна герметичность, поскольку скважину необходимо защищать от просачивания воды с поверхности (дождевых осадков, снеготаяния).
Другим негативным фактором, требующим защиты, являются морозные зимы. На водоносный горизонт низкие температуры не влияют, поскольку он залегает намного глубже уровня промерзания грунта. Но для вывода скважины заморозки опасны, поскольку вызывают обледенение водопроводных труб и насосного оборудования. Полностью погруженный в землю кессон своей нижней частью выводится ниже границы промерзания грунтовых слоев, его стенки и люк дополнительно утепляются.
Надежность кессона, особенно выполненного из металла, позволяет уберечь водопроводное оборудование (наружный насос, запорную арматуру, автоматику, фильтры и др.) от любых внешних угроз и обеспечить доступ к нему в любых погодных условиях.
Кессон может выполняться различной формы – как круглой (наиболее популярна), так и квадратной или прямоугольной. Заглубленная емкость изготавливается чаще всего из стали или пластика. Дешевле выполнить бетонный или кирпичный кессон, однако его нелегко гидроизолировать – поверхностные воды будут проникать внутрь и, что хуже, просачиваться вглубь скважины между внешними стенками обсадной трубы и грунтом.
Металлический кессон. Производится круглой или прямоугольной формы, имеет менее широкую горловину, чем основной корпус. Соединение между стальным кессоном и скважинной трубой выполняется сваркой. После размещения в подготовленном котловане металлическая емкость засыпается землей. Снаружи остается заметным только горловина с люком, выступающая над грунтом на 150-200 мм.
Металл является хорошим проводником тепла (теплопроводность порядка 45,4 Вт/м∙град), поэтому минимальная высота стального кессона составляет два метра. Для антикоррозийной защиты корпус емкости прокрашивается внутри и снаружи специальной краской, его внешние стенки защищаются обмазочной гидроизоляцией. В верхней части емкость кессона отделывается изнутри утеплительным материалом, также размещаемым на внутренней стороне крышки.
Основной недостаток металлического кессона заключается в его подверженности коррозии. Поэтому перед закладкой бункера в грунт предпринимаются повышенные меры защиты его наружных поверхностей от прямого контакта с влагой (влажным грунтом). Заметим, что стальной кессон массивен, его установка ведется только при помощи подъемной спецтехники.
Пластиковый кессон. Корпус емкости выполняется из ПНД, толщина стенок около 20 мм. Конструкция значительно легче стального кессона, установка выполняется без найма автокрана. Пластиковая защита водопроводного колодца не подвержена коррозии и прослужит в качестве подземного кессона полный срок службы самой скважины (свыше 30 лет).
Кессон из пластика низкого давления не нуждается в утеплении, поскольку теплопроводность у пластика очень мала (0,41-0,44 Вт/м∙град). Такие емкости изготавливаются фабричным производством, они полностью герметичны и не нуждаются в гидроизоляции.
Основной недостаток пластикового кессона – его стенки более хрупкие, чем у стальной емкости. И при интенсивных подвижках грунта, например, при морозном пучении, корпус бункера из ПНД может треснуть. Впрочем, правильный монтаж пластикового кессона позволит свести риски повреждения стенок емкости к минимуму.
Устройство обсадки скважины
Основных узлов, которые входят в комплекс обсадки, всего три:
- Донный фильтр. Не позволяет попадать песку и глине в насос, оставляя его чистым и работоспособным.
- Тонкий фильтр. Очищает воду от мелких включений, делая ее пригодной для бытового применения.
- Оголовок. Своего рода герметичная крышка обсадной колонны, которая имеет отверстия для подключения трубопровода и прокладки силового кабеля.
Сами же стенки обсадной колонны могут быть металлическими, пластиковыми или асбестоцементные по желанию заказчика. Ограничениями могут служить только технологические особенности участка и качественный состав среза грунта.
Не нужно забывать и о значении целевого назначения и типа источника:
- Абиссинский колодец для полива. Подойдут бетонные трубы, так как их стоимость полностью оправдана.
- Скважина на песок. Подходит пластик, так как глубина такой скважины не более 90 метров.
- Артезианский источник. Металлические трубы. Артезианская вода находится на глубине 100-350 метров.
На больших глубинах соответствующее давление, которое выдерживает металл. Если есть возможность приобрести нержавейку – отлично. Вода будет пригодна для питья все время пользования. Оцинковка служит долго. Эмалированные трубы не разъедают вещества, содержащиеся в почве. Но выбор диктует отведенный бюджет.
Требования к обсадной трубе
Автономное водоснабжение загородного дома делается надолго. Поэтому обсадка должна обеспечить несколько очень важных условий: целостность ствола скважины при подвижках и давлении грунта, герметичность колонны, отсутствие негативного влияния на воду.
Труба под скважину на участке подбирается по ряду критериев:
- качество и тип земляного слоя;
- размеры водозабора;
- глубина залегания;
- способ бурения.
Даже неспециалисту очевидно, что всем перечисленным требованиям отвечает стальная обсадка. Почему же ведутся споры о выборе лучшей колонны? Причина споров только одна — цена. Сталь всегда будет дороже других материалов. Поэтому с целью привлечь заказчиков, буровые компании предлагают различные удешевленные варианты — из пластика, асбоцемента, тонкого оцинкованного или эмалированного металла и т.д.
Главным аргументом для выбора нестальной колонны служат рассуждения об экономии. Разумная экономия необходима, но надо реалистично оценивать возможности неметаллических материалов при работе в тяжелых условиях глубоко под землей, иначе можно совершить ошибку и сэкономить на надежности и долговечности скважины.
Расчет размера обсадки
Параметры для выбора обсадных труб зависят от величины потребности в живительной влаге. Она определяется в зависимости от максимального одномоментного потребления при использовании максимального количества водоразборных точек, таких как:
- санузлы и душевые;
- смесители;
- стиральные и посудомоечные машины;
- накопительные устройства бытового назначения (баки);
- накопительные устройства хозяйственного назначения (поливочные емкости).
На практике получены достоверные результаты реального расхода, определяющие потребность в 3 кубометра в час.
Рассматривая технические характеристики насосного оборудования, установили, что основные виды насосного оборудования с такой производительностью имеют размер порядка 75 мм. Здесь имеются в виду погружные и глубинные насосы для скважин.
Далее, необходимо учесть обязательный зазор величиной 4 – 5 мм между насосом и стенкой скважины, что дает внутренний диаметр трубы в 85 мм. Добавляем толщину стенки, составляющую для такого диаметра 4,5 – 5 мм, получаем окончательный результат для наружного размера – 95 мм. То есть, можно использовать стандартную трубу 95 х 5 мм.
Смотреть видео
Однако рекомендуем учесть одно обстоятельство, которое поможет минимум удвоить срок эксплуатации скважины. При появлении признаков нарушения целостности обсадки в виде повышенного количества механических загрязнений или появления запаха сероводорода в воде возникает необходимость в прекращении эксплуатации скважины.
На обсадной трубе появились свищи, и в нее поступает нефильтрованная грунтовая жидкость. Но если при выборе обсадки учтена возможность установки трубы ремонтного размера, есть возможность ввести внутрь первичной обсадки вторую трубу меньшего диаметра со стандартно обустроенным фильтром, эксплуатацию водозабора можно продолжать. Тогда, с учетом этого обстоятельства, размер первичной обсадки нужно увеличить до следующего стандартного размера, например – использовать трубу 108 х 5-6 мм, или 118 х 6.
Выбор по диаметру
При выборе диаметра скважины руководствуются потребностями в одномоментном расходе воды из разных точек системы. Для дачного домика с небольшим ресурсом потребления подойдет даже минимальный диаметр обсадной колонны. Но для загородного дома с круглогодичным проживанием, наличием подсобного хозяйства и необходимостью в поливах диаметр трубы для устройства скважины должен быть достаточно большой.
Размеры представленных в продаже обсадных изделий стандартные. Диаметр у них бывает
- 8,9 см;
- 10,8 см;
- 11,4 см;
- 12,7 см;
- 13,3 см.
Стальные трубы
При выборе оптимальной трубы для скважины учитывается размер погружного насоса, который будет использоваться для подачи воды. При этом нужно учесть обязательные технологические зазоры между опускаемым внутрь скважины оборудованием и внутренней стенкой обсадной колонны, а также и толщину трубы. Например, для насоса диаметром 7,5 см подойдут трубы размером 8,9; 10,8 и 11,4 см. А для погружного устройства диаметра 10,2 см – обсадные изделия 11,4; 12,7 и 13,3 см.
Внимание! Нельзя допускать трение насоса о стенки обсадной колонны, из-за этого оборудование быстрее выходит из строя. Поэтому трубы лучше выбирать по диаметру с некоторым запасом.
Виды обсадных труб для скважины
Мы уже знаем, что обсадные трубы — это такие изделия, которые выполняют функцию армирующего материала, а работа всей системы будет зависеть от их качества.
Сегодня для обсадки каналов своими руками можно использовать разные типы труб. Наибольшее распространение получили металлические, пластиковые, а также асбоцементные изделия. Ответ на вопрос, какую обсадную трубу для скважины лучше применять, зависит от предполагаемых условий эксплуатации (в первую очередь, это склонность грунта к подвижкам) и объёма планируемого водозабора. Сортамент данной продукции регламентирован требованиями ГОСТ 632-80. Узнать, какими трубами для скважины лучше укреплять её стены, в том числе и своими руками, вы сможете, ознакомившись с ниже приведённой информацией.
Трубы металлические. Эти трубы обсадные лучше использовать для артезианских скважин и в целом для сооружений на известняк и песок. Данные изделия устойчивы к любым механическим нагрузкам и отличается хорошей прочностью.
Главное преимущество металлических обсадных труб — высокая прочность
Диаметр стальных обсадных труб колеблется в диапазоне 114≤D≤508 мм. При толщине стенки 5-6 мм они прослужат не меньше 50 лет. Ещё один плюс – это оснащение стальных труб резьбой. Если вы ищете ответ на вопрос, какая труба лучшая для скважины, используемой с целью организации постоянной бесперебойной подачи воды, в пользу выбора стальной обсадки говорит следующий фактор. Как известно, любая пробуренная магистраль может заиливаться. А восстановление её работоспособности путём применения бурового инструмента возможно только при стальных обсадных трубах. С изделиями из другого материала сделать это не доступно.
Однако, чёрной стали присущи серьёзные недостатки. Прежде всего, это коррозия, которая обусловливает появление в воде ржавчины. Впрочем, эта проблема является легко устранимой трудностью, которую можно решить применением современных фильтров. На этом фоне гораздо весомее выглядит другой недостаток металлической обсадной трубы для скважины: высокая стоимость данного изделия в толстостенном исполнении. Поэтому использовать стальную обсадку рекомендуется для обустройства глубоких скважин с большим эксплуатационным ресурсом. Выполнять бурение неглубокой скважины на песок с экономической точки зрения лучше с использованием более дешёвого материала.
Пластиковые трубы. Аналитики рынка отмечают возросшую популярность пластиковых труб для скважины. Скважины на воду, укреплённые данными изделиями:
- имеют продолжительный эксплуатационный ресурс;
- химически нейтральны;
- в отличие магистралей, оснащенных обсадными трубами железными для скважин, не подвержены воздействию коррозии;
- не требуют для обустройства значительных материальных затрат. Причём, независимо от того, какая используется труба – из ПНД, ПВХ или из полипропилена.
- лёгкость монтажа своими руками.
Использование пластиковых труб значительно удешевляет обустройство скважины
Пластиковые трубы отличаются малым удельным весом, и для удобства соединения, как правило, оснащаются резьбой. Полная картина типоразмеров обсадного трубного ПВХ проката представлена в таблице №1. Изучив её, вы узнаете, какие диаметры наиболее часто применяются для реализации пластиковой обсадки.
Таблица 1
| Диаметр номинальный, миллиметры | Длина трубы, миллиметры | Диаметр наружный, миллиметры | |
| Раструба | Трубы. | ||
200 | 3090 | 247 | 225 |
| 3090 | 241 | ||
175 | 3080 | 211 | 195 |
| 3080 | 205 | ||
150 | 3070 | 180 | 165 |
| 3070 | 176 | ||
125 | 5070 | 152 | 140 |
| 3070 | 152 | ||
| 5070 | 149 | ||
| 3070 | 149 | ||
| 2070 | 149 | ||
115 | 3070 | 137 | 125 |
| 5070 | 134 | ||
| 3070 | 134 | ||
| 5070 | 132 | ||
| 3070 | 132 | ||
| 2070 | 132 | ||
100 | 5070 | 132 | 113 |
| 3070 | 132 | ||
| 5070 | 125 | ||
| 3070 | 125 | ||
80 | 6000 | 101 | 90 |
| 3060 | 95 |
Помимо всего прочего, это, по сути, лучший стройматериал для создания фильтрующих колонн.
Из недостатков пластиковой обсадки стоит выделить слабую устойчивость к механическим нагрузкам. Повторно разбурить скважину такого типа очень проблематично, а иногда просто невозможно.
Асбестоцементные трубы. К основным преимуществам данных изделий относятся:
- стойкость к воздействию химически агрессивных сред;
- высокие антикоррозионные свойства;
- относительно небольшая цена.
Главный недостаток – повышенная хрупкость, ввиду чего без увеличения толщины стенки в данном случае не обойтись. Казалось бы, ничего страшного, ведь стоимость асбоцементной трубы невысока, поэтому толщину стенки можно и увеличить. Однако следует помнить, что такой обсадной трубе для скважины придётся бурить магистраль большего диаметра. А это ещё больше увеличит себестоимость монтажных работ.
Кроме того, сооружение фильтрующих колонн на базе асбоцементных труб не разрешается. Такую обсадку лучше применять для артезианских скважин на известняк глубиной до 100 метров.
