16.1.2. Трубчатые колодцы

Трубчатые колодцы применяют при глубоком залегании водоносных пластов и их значительной мощности. Отличительная особенность трубчатых колодцев – малый диаметр и большая длина цилиндрической части. Трубчатые колодцы могут быть использованы для получения подземных безнапорных и напорных вод (рис. 43).

Трубчатые колодцы сооружают бурением в грунте вертикальных цилиндрических выработок – скважин, стенки которых в большинстве пород необходимо укреплять обсадными трубами (стальными, асбестоцементными, полиэтиленовыми), образующими трубчатый колодец. Для приема воды из грунта колодец в пределах водоносного горизонта выполняют из перфорированных труб, снабженных специальным фильтром, не проницаемым для частиц породы.

Колодец может быть доведен до подстилающего водоупорного пласта (совершенный колодец) или оканчиваться в толще водоносного пласта (несовершенный колодец). Для водоснабжения крупных объектов предусматривают несколько трубчатых колодцев, объединяемых в общую систему водосборных сооружений.

Трубчатые колодцы целесообразно устраивать при больших глубинах залегания водоносного слоя и отсутствии в вышележащих слоях крупных валунов – галечниковых отложений.

Пробуривают скважину диаметром 300–350 мм и вынимают камни, лежащие в верхних слоях грунта. После этого скважину начинают бурить под основную обсадную трубу. Нижний конец обсадной трубы опускают до водоносного слоя, а под ней устанавливают трубу-фильтр с отстойником. Обсадные трубы не пропускают загрязненные воды в водоприемник, вода в водоприемнике не застаивается из-за небольшого объема водоприемной части, т. е. качество воды не уступает качеству воды в шахтном колодце. Трубчатый колодец при благоприятных геологических условиях можно построить значительно быстрее шахтного и на большую глубину.

Но это только при благоприятных геологических условиях. Поэтому, прежде чем приступить к строительству трубчатого колодца, надо изучить характер пород, которые придется пройти буром, и взвесить, стоит ли пробиваться через труднопреодолимые слои грунта. И не проще ли и надежнее построить традиционный шахтный колодец. Однако если принять во внимание, что лучшее исследование — это опыт, то целесообразно попытаться пробить несколько скважин на садовом участке.

Рис. 43. Трубчатый колодец 1 - ручной насос; 2 - приемная камера насоса из кольца железобетона; 3 - забивная труба; 4 - фильтр из перфорированной трубы с сеткой; 5 - забивочный наконечник; 6 - водоносный горизонт; 7 - грунт; 8 - отмоска из бетона

16.1.3. Лучевые водозаборы

Лучевой водозабор является сооружением инфильтрационного типа, используемым для забора подрусловых (под дном реки с шахтой на берегу или в русле) и подземных вод из водоносных пластов небольшой мощности, лежащих на глубине до 20 м. Вода отбирается перфорированными трубчатыми дренами, расположенными в пределах водоносных пород и присоединяемыми радиально к сборному шахтному колодцу (рис. 44). Применяются в тех случаях, когда в закрытых водоемах невозможно использовать воду для различных, питьевых или технических целей.

Технология изготовления лучевых водозаборов: в грунте выполняется шахтный колодец, его глубина зависит от уровня, на котором находится водоносный горизонт. Ширина определяется проектом (может быть от 1 до 15 м в диаметре). В дальнейшем на водоносном горизонте выполняется несколько скважин. Скважины выполняются как горизонтально, так и под небольшим уклоном с таким расчетом, чтобы вода под уклон скатывалась в этот шахтный колодец. Лучи скважин обеспечивают большой водозахват по площади. Дренажные воды, поступающие самотеком в шахтный колодец из слабонаклонных скважин, удаляются их него через систему погружных и поверхностных насосов. Затем шахтный колодец оборудуется насосами, поверхностными или погружными.

При общей оценке эффективности применения лучевых водозаборов по сравнению с традиционными способами отмечаются следующие основные преимущества:

– экономичность (снижение затрат при строительстве скважины);

– уменьшается число специальных погружных насосов и представляется возможность применять высокопроизводительные серийные центробежные насосы или вообще обходиться без насосов (в т. ч. в шахтном колодце).

– резко снижается площадь отчуждения полезной территории и создается возможность сооружения их в осложненных горно-технических и геоэкологических условиях.

Лучевой водозабор по конструкции напоминает гигантского спрута, распростершего в разные стороны свои длинные щупальца. Горизонтальные радиальные скважины водозабора всей своей длиной высасывают воду из водоносного пласта.

Рис. 44. Лучевой водозабор

1 - горизонтальные радиальные скважины; 2 - водосборный шахтный колодец; 3 - насос; 4 - естественный уровень грунтовых вод; 5 - сниженный уровень грунтовых вод

Приток грунтовых вод к лучевым скважинам обеспечивается, как и в других подземных водозаборах, за счет все того же принципа сообщающихся сосудов. Одним из этих «сосудов» служит водоносный пласт пористого грунта, другим - шахтный колодец, уровень воды в котором понижает насос. Протиснувшись через узкие водоприемные щелевые или круглые отверстия лучевых фильтровых труб, грунтовая вода стекает по ним в водосборный колодец, откуда и откачивается насосом, подающим ее в водовод на поверхности земли. Горизонтальные скважины лучевых водозаборов обычно - имеют длину 20–60 м, а диаметр 100–300 мм.