Построить колодец на приусадебном участке и наладить от него водоснабжение может каждый, кто привык многое делать своими руками. Колодцы бывают шахтные или трубчатые. Шахтный колодец имеет размер в свету — 0,8—1,2 м, это позволяет выкопать его лопатой. Заметим, что приток воды в колодец (дебит) мало зависит от размеров его поперечного сечения, поэтому заманчиво сделать шахту совсем небольшого диаметра — 50—300 мм. Такая шахта называется скважиной. Укрепив ее стенки трубой, получим трубчатый колодец.

Какой же колодец строить— шахтный или трубчатый? Сделанные правильно, они имеют примерно одинаковый срок службы, оба требуют подъемных механизмов, приспособлений, инструмента. Окончательное суждение должен вынести сам строитель, сообразуясь со своими возможностями. Посоветовать можно одно: чем глубже вода, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что породы не содержат много камней. Пробивать скважину самодельным инструментом через залегающий глубоко мощный каменный пласт — дело исключительно тяжелое. В этом случае шахтный колодец, даже глубиной более 20 м, предпочтительнее. Здесь мы расскажем о том, как его построить.

Принимая решение о строительстве колодца, надо определить глубину залегания подземной воды, ее количество и качество, а также характер вышележащих пород. Обычно породы (глина, песок и др.) залегают в толще земли пластами. Если пласт способен отдавать воду при вскрытии шахтой, он водоносный. Подстилает водоносный пласт водоупорная порода, она не отдает воду и не пропускает ее. Подземная (грунтовая) вода образуется за счет атмосферных осадков. Кроме этой воды, колодцы часто питаются инфильтрационной водой, поступающей через толщу грунта из окрестных рек, озер, прудов.

По гидравлическим свойствам подземная вода бывает безнапорной и напорной. Безнапорная вода залегает чаще всего в ближайших к поверхности земли водоносных пластах и после проникновения в пласт шахты устанавливается на том уровне, на котором находилась в породе. При выходе такого пласта на поверхность земли возникают родники. Напорная (артезианская) вода заполняет под давлением водоносный пласт, зажатый между двумя водоупорными. Поэтому при вскрытии такого пласта вода поднимается в шахте иногда до поверхности земли. При строительстве колодца можно столкнуться с так называемой верховодкой — подземной водой, находящейся на относительно небольшой глубине над водоупорным пластом. Для водоснабжения верховодку обычно не используют и изолируют при проходке шахты, так как она не успевает, просачиваясь через грунт, очиститься от загрязнений. Запасы воды у верховодки невелики, непостоянны и зависят от количества выпадающих осадков. В местах, где водоупорный слой кончается, верховодка исчезает, стекая в нижележащий, более мощный горизонт. В засушливые периоды и зимой она также обычно исчезает.

Место для колодца надо выбирать не ближе чем в 20—25 м от источников загрязнения: навозных куч, уборных, помойных ям, кладбищ, бань, скотных дворов. Не следует устраивать колодцы на склоках балок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать (собирать) грунтовые воды.

Выбрав место для колодца, надо получить разрешение на его строительство в местнойадминистрации, региональной гидрогеологической (гидрорежимной) партии и санэпидстанции.

Устройство шахтных колодцев.
А — несовершенный (неполный), Б — совершенный (полный), В — современный с зумпфом, Г — несовершенный шатровый.

Устройство шахтного колодца показано на рисунке. В «несовершенном» колодце крепь шахты не достигает подстилающего водоупорного пласта, приток воды здесь возможен через дно и боковые стенки. В «совершенном» колодце крепь опирается на водоупорный пласт, приток воды только через боковые стенки. Зумпф (подствольник) в совершенном колодце — дополнительный резервуар в подстилающей водоупорной породе для увеличения запаса воды. Кроме зумпфа, запас воды может быть увеличен за счет расширения подводной части в виде шатра. При высоте водоносного пласта до 2—3 м устраивают зумпфы, а при большей высоте — шатры. Запас воды в колодце и суточная потребность в ней должны быть по возможности согласованы, иначе вода будет застаиваться и загнивать. Поэтому для индивидуального водозабора следует рекомендовать только несовершенный колодец с притоком воды через донный фильтр. Боковые фильтры здесь не дают значительного увеличения дебита, кроме того, они сложнее в изготовлении. Безнапорный водоносный пласт шахтой несовершенного колодца не следует проходить более чем на 0,7 его высоты, поскольку нижележащая вода, как правило, не питает колодец и не дает увеличения дебита. Сообразуясь с суточной потребностью в воде, закладывают колодец и на меньшую глубину.

Донный фильтр делают из трех слоев гравия различной крупности: толщина нижнего слоя, находящегося в контакте с водоносной породой — 0,1 м, двух верхних — по 0,15 м. Гравий каждого верхнего слоя фильтра должен быть в 6—8 раз крупнее нижнего. Если водоносный пласт сильно разжижен (плывун), а приток воды обильный, устраивают дощатое дно со щелями или отверстиями, на которое насыпают фильтр.

Оголовок колодца должен возвышаться на 0,6—0,8 м над уровнем земли. Вокруг колодца делают глиняный замок шириной 0,5 м и глубиной 1,0—1,5 м.

Крепление шахты колодца может быть из дерева, бетона, естественного камня или кирпича. Выполнить крепление можно тремя способами: возведением со дна готовой шахты, наращиванием сверху (опускное крепление), наращиванием снизу. Если эту работу предполагается сделать в готовой шахте, проходить ее надо с временным креплением.

Деревянные колодцы

Для деревянного колодца наиболее подходящим материалом является дуб, затем лиственница, вяз и ольха (в порядке снижения достоинств). В надводной части хорошим материалом считается сосна. Дуб стоит в надводной части 20—25 лет, в подводной — десятки и даже сотни. Береза в подводной части — 10 лет, в надводной — 5 лет. Ель редко употребляют для сруба, так как она сильно усыхает, дает трещины и быстро гниет. Не следует применять также осину, она придает воде неприятный запах и привкус горечи, быстро загнивает, и вода приобретает гнилостный запах. Сосна в подводной части сообщает воде также неприятный привкус, правда, исчезающий со временем. Совершенно непригоден для колодца сухостойный лес, он хрупок и недолговечен. Лес должен быть здоровым, без червоточин и плесени.

Сруб для колодца собирают или из пластин, нарезаемых из бревен диаметром 22 см, или из целиковых бревен диаметром 15—18 см. Когда сруб из бревен, легче добиться высокой плотности стенок. Сруб собирают на поверхности земли и каждый венец его размечают для сборки в шахте. Сопряжения бревен в углах сруба делают в косую лапу без остатка, с коренным шипом (потемком) или без него (см. рис.). Венцы соединяют между собой вставными шипами высотой 10 см, которые по вертикали ставят вразбежку. Чтобы исключить отрыв нижних венцов от верхних, соседние венцы соединяют стальными скобами, по углам сшивают брусками, а посередине каждой стороны — досками.

Когда крепление возводится со дна шахты, на дне ее устанавливают сначала раму-основание и уже на ней собирают сруб. Иногда на дно шахты кладут лежни — бревна, распиленные вдоль, на них пришивают пол и на этом основании монтируют сруб.

При опускном креплении работа идет в такой последовательности. Сруб устанавливают на основании после углубления шахты на 3—6 м и выводят его из земли на три венца. Потом подрывают грунт в шахте, каждый раз на глубину примерно 25 см, сначала под серединой стенок, не трогая углов. Обходят так все стороны сруба, затем подпирают их клиновыми подкладками. После этого подрывают грунт в углах, выбивают клинья и равномерно опускают сруб. При грунтах рыхлых и сыпучих сруб может застревать в шахте, тогда его осаживают ударами по верхнему венцу. Иногда из бревен и досок на верхнем венце устраивают настил, на который наваливают груз. Если и это не помогает, работу заканчивают наращиванием сруба снизу.

Чтобы облегчить спуск сруба в шахту, его основание уширяют, а нижнюю часть снабжают режущим ножом (башмаком). При глубине колодца более 20 м и твердой породе стальной башмак существенно облегчает дело.

Если грунт плотный и колодец сравнительно неглубокий, сруб, наращиваемый сверху, можно подвесить в шахте на веревках на высоте 0,5—1,0 м от дна. Этот способ дает значительные удобства, так как сруб не мешает выбирать грунт. Веревки подводят под каждый угол сруба серединой, а концы несколькими витками закрепляют на раме из бревен, установленной над шахтой.

Наращивание сруба снизу обычно применяют для глубоких колодцев. Особенность этого способа заключается в том, что сруб через каждые 4—5 венцов должен иметь венец с «пальцами» (то есть концы двух нижних бревен длиннее на 0,4—0,5 м). Пальцы закладывают в вырытые в стенках шахты горизонтальные углубления — «заклады» или «печуры», поджимают кверху домкратами и подклинивают. Благодаря печурам сруб надежно закрепляется в шахте. В очень рыхлом грунте и в плывунах сделать печуры надежными не удается, тогда шахту надо проходить наращиванием сруба сверху.

Подвешивание сруба на  веревках.
Двойной шатер.

Изоляция плывуна шпунтом.

Конструкция башмака.
Соединение брусьев сруба в косую лапу с моренным шипом.

Водоносные пласты — это обычно плывуны, требуют иногда особых методов работы. Если песок очень мелок и сильно разжижен, сруб прекращают опускать и устанавливают второй шатер — водосборный, отступив на 0,35—0,4 м от стенок основного шатра (см. рис.). Сборку второго шатра ведут очень тщательно, снизу вверх, проконопачивая его мхом и расшивая рейками. Углубляя шахту, песок из внутреннего шатра забрасывают между стенками, а воду откачивают. В очень жидких плывунах на дне шахты забивают шпунт (шпунт — перегородка, переборка) из досок на глубину 0,35 м со всех сторон между направляющими и распорными рамами (см. рис.). Затем удаляют грунт, не обнажая концы досок шпунтового ряда, после чего снова углубляют шпунт. Изоляции вышележащего водоносного пласта с плохой водой добиваются также с помощью шпунтового ряда досок, которые забивают снаружи сруба. Между шпунтом и срубом устраивают глиняный замок.

Бетонные колодцы

Если есть возможность, колодец лучше всего строить из бетона. Такие колодцы отличаются высокой прочностью и долговечностью, они лучше других в санитарном отношении.

Для бетона, предназначаемого для колодца, следует применять портландцемент марки 400, не ниже. Песок кварцевый, отмытый от загрязнений: очень вредны глина и органические, гумусовые примеси. Гравий или щебень не должен быть крупнее 1/4 минимального размера стенки и больше минимального расстояния между стержнями арматуры. Очень важным для последующей прочности бетона является водо-цементное отношение — В/Ц, то есть отношение массы воды к массе цемента. Для колодцев бетонная смесь должна иметь соотношение по массе между цементом, песком и гравием: 1:2:3 или 1:2,5:4 при В/Ц = 0,5—0,7. Для армирования бетона лучше всего применять арматурную сталь, но можно и любую другую (прутковую или полосовую) и проволоку, даже колючую. Надо только, чтобы ржавчины было как можно меньше. Концы гладкой (нерифленой) арматуры нужно загнуть или к ним приварить зацепы, чтобы бетон и арматура работали как одно целое при растягивающих нагрузках.

В практике строительства встречаются три типа бетонных колодцев: из монолитного бетона, из колец, из пластин.

Строительство колодца из монолитного бетона ведут обычно в готовой шахте сплошным бетонированием между двумя опалубками, наружной и внутренней. Если вода глубоко, работу производят опускным способом, подрывая грунт под стенками колодца и постепенно наращивая крепление. Для облегчения проходки шахты бетонный ствол опирают на режущий башмак (см. рис.).

Колодец из бетонных колец в постройке быстрее и удобнее, особенно если использовать кольца заводского изготовления. Однако при необходимости их можно сделать и самому. Размеры кольца обычно принимают следующими: внутренний диаметр — 0,8—1,2 м, толщина стенки бетонного кольца — 10—12 см, железобетонного — 6—8 см, высота кольца — 0,7—1,2 м. По высоте бетонные кольца чаще соединяют впритык (см. рис.). Чтобы предотвратить сдвиг колец относительно друг друга, между ними устанавливают гнутые или сварные скобы из стали толщиной 3—4 мм и шириной 50—80 мм.

Расположение арматуры в железобетонном кольце показано на рисунке.

Соединение бетонных колец накладками из стали шириной 40—60 мм, толщиной 5—10 мм. Накладки скрепляют болтами или скобами, согнутыми из стального прутка диаметром 16 мм. В стенках бетонных колец нужно предусмотреть отверстия при бетонировании. Каждый стык соединяют в 3—4 местах равномерно по окружности.
Соединение колец с помощью стальных стержней, забетонированных в стенках. Стержни имеют на концах кольцеобразные загибы, куда и вставляют скрепляющие болты.

Нижнее бетонное кольцо делают слегка коническим со скошенной изнутри нижней кромкой, укрепленной сталью (см. рис.). При подкапывании дна шахты крепление опускается легче, а надобность в специальном башмаке отпадает. Если используют кольца заводского изготовления, нижнее кольцо устанавливают на башмак с резцом.

Может случиться, что верхняя часть зажимается обрушившимся грунтом, тогда как нижняя беспрепятственно опускается. В результате возможен разрыв оболочки по стыку между кольцами. Это авария и весьма серьезная. Чтобы ее исключить, кольца нужно обязательно соединять между собой по высоте.

Стыки между торцами колец в пределах водоприемной части лучше всего уплотнить просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм. Это уплотнение укладывают в специальный желобок, отформованный в верхнем торце кольца. Швы между бетонными кольцами, находящимися выше, расшивают цементным раствором.

Разработку мягкого грунта на дне шахты ведут от середины, а плотного — сначала под кольцом вдоль ножа, а когда крепь осядет, то вынимают середину.

Водоприемная часть бетонного колодца в принципе аналогична деревянному. Здесь также надо стремиться к тому, чтобы приток воды шел через дно. Когда водоносный пласт состоит из очень рыхлых пород, под нижнее бетонное кольцо подводят пол из толстых досок, на них насыпается гравийный фильтр.

В маломощных водоносных слоях иногда устраивают приток воды через боковые отверстия, которые выполняют горизонтальными, восходящими или V-образными. Последние с внешней стороны засыпают песком или мелким гравием, а с внутренней — более крупным гравием. В боковые стенки можно также установить на растворе керамические фильтры или фильтры из крупнопористого бетона.

Железобетонная пластина.
Армирование каменных и кирпичных колодцев стальными анкерными тягами.

Крупнопористым называется бетон без мелкого заполнителя (песка). Величину зерен гравия или щебня для крупнопористого бетона подбирают в зависимости от крупности зерен песка водоносного слоя: соотношение это примерно равно 10. Крупный заполнитель обволакивают сметанообразной смесью цемента с водой, укладывают в форму и слегка трамбуют. На 1 часть цемента берут 6 частей гравия или щебня при водоцементном соотношении В/Ц = 0,3—0,5. Если крупнопористая бетонная смесь готовится в бетономешалке, сначала подают воду, затем половину массы щебня и полную массу цемента. После этого догружают вторую половину щебня. Дозировку производят по весу. Бетономешалка при этом должна все время вращаться. Смесь перемешивают в течение 3—7 минут до полного обволакивания отдельных зерен заполнителя цементным раствором, который на поверхности зерен имеет слабый отблеск воды. Готовая к укладке смесь получается жесткой и рассыпчатой.

Боковые фильтры из крупнопористого бетона можно сделать следующим образом. У нижнего водоприемного кольца при его формовании делают два пояса высотой 15—20 см не из монолитного бетона, а из крупнопористого. Или же при укладке бетона в опалубку закладывают в шахматном порядке заранее изготовленные из крупнопористого бетона вставки в виде кирпичей.

Крепление из бетонных колец.
Арматура самодельного кольца состоит из 5 кольцевых стержней с расстоянием между ними 165— 200 мм.
Вертикальные стержни размещают через 250 мм.
Кольца и стержни связывают мягкой железной проволокой.

Колодцы из бетонных пластин по внешнему виду похожи на деревянные срубовые. Постройка колодца из бетонных пластин и сборка крепления аналогичны деревянным колодцам. Размеры поперечного сечения пластин 250х70 мм, концы в углах соединяют сваркой или отформовывают в косую лапу. Для уменьшения проницаемости пластины ставят на растворе. Изготовление пластин намного проще, чем колец, форма для них исключительно проста. Вес пластин 30—35 кг, поэтому с ними легко управляться без грузоподъемных приспособлений. Поперечное сечение колодца может быть квадратным, прямоугольным, шести- и восьмигранным. При желании сделать его круглым пластины выполняют в виде сегментов.

Крепление также можно выполнить из естественного камня или хорошо обожженного красного кирпича.