Абиссинский колодец своими руками: все про самостоятельное устройство скважины иглы

Преимущества и недостатки абиссинской скважины

Преимущества и недостатки абиссинской скважины

У абиссинки есть как преимущества, так и недостатки в сравнении с обычными колодцами или артезианскими скважинами. Рассмотрим сперва преимущества:

Плюсы

Простота создания. С установкой абиссинки справится даже человек без опыта, а необходимые инструменты и оборудование можно купить на любом строительном рынке.
Быстрый монтаж. Для сбора абиссинки понадобится в среднем 1-2 часа + время, необходимое для закупки материалов на рынке.
Универсальное расположение. Создать скважину можно в любом месте участка (на возвышенности, в низине) и даже внутри постройки.
Долговечность. В случае правильной сборки скважины Вам хватит абиссинки на несколько десятков лет, что позволит Вам полностью решить вопрос водоснабжения участка.

Но о минусах тоже не стоит забывать:

Минусы

Установка только “на песок”. Если под землей вместо песка располагаются толстые слои глины, известняка или камня, то монтаж абиссинки будет невозможен (“игла” просто не пробьет их).
Есть риск заиливания. Абиссинку следует периодически использовать, поскольку в противном случае произойдет ее заиливание (особенно критичен этот недостаток в случае дач).
Необходимость в насосной станции. Для откачки воды понадобится установка полноценной насосной станции, поскольку из-за низкого диаметра трубы монтаж поплавкового насоса будет невозможен.
Необходимость в монтаже фильтра. Для фильтрации воды от песка нужно будет также поставить фильтр, поскольку без него в конструкции будет мало практического смысла.

Организация круглогодичной работы

Если требуется, чтобы абиссинский колодец исправно служил круглый год, необходимо позаботиться и о его подготовке к зимнему периоду. Проще всего, когда сам колодец изготовлен прямо в доме или теплом подсобном помещении.

Если же колодец расположен на открытом воздухе, то зимой трубы и оборудование могут замерзнуть и выйти из строя. Поэтому систему подачи воды от колодца (трубопроводы и сам насос) нужно разместить либо в строении, где температура не опускается ниже нуля, либо выстроить специальный кессон.

Кессон – это изолированное сооружение, заглубленное в землю ниже уровня зимнего промерзания почвы. Изготавливается он из жести или пластика и защищается от соприкосновения с грунтом прослойкой из стойких материалов. Внешние трубопроводы в этом случае следует защитить либо пассивной теплоизоляцией, либо электрической системой принудительного подогрева (нагреваемым кабелем).

Эксплуатация и ремонт

При регулярном использовании образовавшаяся вокруг фильтра линза воды не изменит своего размера, сохранит водоотдачу на постоянном уровне, а воду чистой. Если же скважиной планируют пользоваться только весной-летом (при установке на дачном участке, например), то на зиму обязательно следует провести консервационные работы:

• слив воды из подающей трубы;
• укрытие насоса непромокаемым материалом.

Перед началом очередного использования скважину прокачивают таким же образом, как и перед первым запуском.

В процессе работы могут возникнуть следующие неполадки:

• заиливание;
• забивка фильтров;
• выход из строя оборудования;
• пропускание воды в местах стыков труб;
• смещение водоносных слоёв.

Мутная вода — первый признак засорения скважины. Почистить её самостоятельно можно с помощью самодельного устройства — желонки. Она представляет собой метровый отрезок трубы диаметром меньше диаметра скважины с обратным шариковым клапаном и острыми разрыхлителями. Такое приспособление на верёвке опускают в скважину почти до самого дна, слегка приподнимают и бросают. Осевший ил взмучивается, попадает вместе с водой в желонку, которую извлекают, промывают и снова бросают. Как только большая часть грязи со дна будет удалена, скважину прокачивают с помощью насоса до полной очистки.

Для использования такой скважины не потребуется оформлять паспорт, а объёмов поступающей чистой питьевой воды хватит для обычной семьи. Регулярное использование и обслуживание снимут проблему водоснабжения на несколько десятков лет. Более того, её можно сделать своими руками, что не потребует больших затрат и труднодоступных материалов и оборудования.

Пошаговая инструкция

Прежде чем рассмотрим пошаговый процесс сооружения, узнаем:

1. Какой инструмент для этого необходим.
2. На какую глубину нужно бурить.

Инструменты

Для работы потребуются такие инструменты:

• дрель;
• кувалда;
• газовый ключ;
• сварочный аппарат;
• болгарка.

Также потребуется расходное оборудование:

• соединительные муфты;
• металлическая сетка с мелкими ячейками;
• проволока;
• труба с резьбой с двух сторон;
• садовый бур;
• насос;
• обратный клапан.

Трубы должны быть из нержавейки. Рекомендуемый диаметр – 1 дюйм.

Важно: медные не подходят. Во-первых, они слишком мягкие, во-вторых, медь отдает жидкости свободные ионы, что отравляет ее

Будьте аккуратны с пластиковыми и полипропиленовыми трубами.

1. Внизу трубы должен быть водозаборник с фильтром.
2. Изготавливается перфорация до 1 м. Диаметр дырок – 10 мм.
3. Между ними шаг должен быть около 50 мм.
4. В шахматном порядке.
5. На место сделанной перфорации наматывается мелкоячеистая сетка. Рекомендуется использовать материал из нержавейки. Она должна быть туго натянутой на трубу и припаяна со всех сторон.

Дополнительно припаивается заостренный наконечник. Им забивать иглу будет несложно. Его длина находится в районе 15–20 мм. Остальные трубы из нержавейки с обоих концов должны иметь нарезанные резьбы для их соединения между собой толстостенными муфтами.

Чтобы забивать трубу в почву было безопасно и надежно, изготавливается забивной наконечник. На нем должна быть внутренняя резьба. Посредством ее наконечник, по которому осуществляются удары, прикручивается к трубе. Помимо кувалды можно использовать приспособление – «бабка». Под этим подразумевается металлический цилиндр, имеющий отверстие меньше диаметра трубы. Ударная поверхность имеет конусовидную форму. Внизу обязательно должно быть место под фиксирующее кольцо для предотвращения перекоса. Чтобы «бабку» было легко поднимать, она имеет рукоятки.

Перед тем как прокачать источник, некоторые используют ручной насос. Уже после этого монтируется станция. Плюс ко всему обустраивается кессон. Он должен быть ниже уровня промерзания земли зимой.

Глубина бурения

Для определения глубины используется барометр-анероид. Его показания в 1,05 Мпа, или 760 мм. рт. ст., соответствуют 10332 метрам водяного столба. Используя это устройство, можно определить предполагаемую глубину.

Необходимое оборудование

Для самостоятельного строительства абиссинского колодца потребуются инструменты и материалы, которые в большинстве случаев есть в наличии у большинства домашних мастеров. Недостающее несложно приобрести.

Электрическое оборудование для абиссинской скважины:

• сварочный аппарат,
• болгарка,
• дрель.

Ручные инструменты:

• газовые ключи,
• кувалда,
• молоток.

К этой же категории следует отнести приспособления для забивания выбранным способом (железные пруты, бабки и др.)

Материалы:

• обсадная труба отрезками по 1-2 метра,
• стальные муфты для их соединения,
• проволока диаметром 0,2-0,3 мм и нержавеющая сетка галунного плетения для изготовления фильтра,
• ФУМ-лента или другой материал для герметизации резьбовых соединений.

Оснащение скважины:

• обратный клапан,
• ручной или электрический насос.

Могут пригодиться:

• диски для штанги до 40 кг в качестве альтернативы бабке для забивания,
• автомобильные хомуты,
• гайки и болты,
• упорная шайба (при использовании подбабка).

Правила сооружения и подготовка

Подготовку к проведению работ можно подразделить на условные этапы. Прежде чем начать бурение, стоит присмотреться к конструкции абиссинки. Она крайне проста и включает комплект металлических труб, длина которых 1-2 метра. Трубы соединяются между собой муфтами. Для нижней части скважины, через которую осуществляется забор воды, потребуется фильтрующая труба. Способ ее изготовления разбирался выше. На поверхности грунта нужно будет установить насос.

Также подойдут варианты из нержавеющей стали. Для скважины вовсе не подойдут медные трубы. На трубах, которые подойдут для обустройства с двух сторон, нужно нарезать внешнюю резьбу.

Длина перфорированной трубы (которая будет играть роль фильтра) должна составить 70-100 см. Хорошо, если на нижний конец этой части будет приварен наконечник. Копьевидной трубой будет легче выполнять забивание

При этом важно, чтобы диаметр наконечника был немного больше диаметра трубы

Количество труб будет связано с глубиной залегания грунтовых вод. Для соединения деталей между собой применяются резьбовые муфты. Муфты должны быть толстостенными, так как они более прочные.

Забивать трубы можно обычной кувалдой или бабкой. Последнее изделие представляет собой цилиндр с высверленным отверстием. Цилиндр оснащается рукоятками, которые облегчат подъем изделия. Еще для облегчения работ бабку пропускают через специальные блоки.

Тогда бабка будет опускаться на веревках под собственной тяжестью. Первичная прокачка пробуренной скважины производится ручным насосом. Кроме забивного способа монтажа скважины, существует еще один. На нем остановимся подробнее.

Как монтируется абиссинская скважина

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.

1. 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.

1. В колодец устанавливают подготовленный иглофильтр (трубу с наконечником и оборудованным фильтром).
2. 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.

Как сделать абиссинскую скважину своими руками. Процесс забивания скважины в грунт.

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 иглофильтра.

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.

Условия для сооружения абиссинской скважины

Для устройства абиссинского колодца недостаточно горячего желания владельца участка, подкрепленного знанием конструкции водозаборной установки. Перед стартом работ необходимо выяснить, подходят ли геологические условия для сооружения скважины иглы.

Залегающие в земле грунты различаются по физико-механическим свойствам: по плотности, структуре, параметрам твердости и т.д. У буровиков есть классификация по так называемой «буримости» пород.

Для проходки песчаника и песка, например, применяется разный вид инструмента и способ бурения. Скальный песчаник бурится колонковой трубой с твердосплавной коронкой, а водовмещающие пески поднимают ударно-канатным методом с помощью желонки.

Установка абиссинского колодца не сможет быть произведена при близком к поверхности залегании известняка (1), песчаника (2), оптимальными для работы грунтами являются глинистые отложения (3) и пески (4)

По совокупности физико-механических свойств вместе с буримостью породы условно делятся на:

• Твердые или скальные. Они способны раскалываться, дробиться, постепенно разрушаются при бурении с высокой скоростью и давлением. Твердые породы представлены в верхней части отложений известняками, песчаниками, мергелями, доломитами и т.п.
• Пластичные. Они легко или относительно легко поддаются резке ножом и буровым инструментом, в том числе наконечником абиссинской скважины. К пластичным представителям относятся глины, суглинки, супеси с высоким числом пластичности.
• Сыпучие. Они не держат форму, т.к. состоят из несоединенных друг с дружкой частиц. При насыщении водой некоторые пылеватые виды могут «плыть». К сыпучей разновидности относятся пески всех категорий по крупности, гравийно-галечниковые, дресвяно-щебнистые и подобные отложения.

В распоряжении домашних мастеров, желающих заняться устройством абиссинского колодца, нет бурового инструмента для проходки всех перечисленных типов грунтов. Самостоятельные буровики смогут пересечь лишь пластичные и сыпучие категории. Раздробить твердую породу наконечником абиссинского колодца невозможно.

Для устройства и нормальной работы абиссинской скважины идеально подходят осадочные отложения: гравий, щебень, галька с заполнителем, пески, супеси, суглинки (+)

Не стоит пытаться разбить крупный валун: лучше немного переместиться и там снова начать выработку. Тем более что демонтаж водозаборного устройства производится в разы быстрее установки.

Кроме ограничений по буримости на возможность сооружения скважины-иглы влияет высота зеркала воды. Дело в том, что извлечение ее из тонкоствольной выработки можно поручить только поверхностному насосному оборудованию. Большинство марок поверхностных насосов готово поднять воду с глубины не более 8 м.

Для откачки воды из скважины-иглы применяется поверхностное насосное оборудование, извлекающее воду с глубины в среднем 8 – 10 м

Даже если в техпаспорте глубина всасывания указана порядка 10 м, нельзя забывать о стандартных потерях давления в стволе и о том, что насос обычно транспортирует воду еще и по горизонтальному участку.

Каждые 10 м горизонтального перемещения отнимает у глубины всасывания по 1 м. К тому же поверхностные насосы настоятельно рекомендовано располагать в закрытых помещениях, а они зачастую удалены от места забора воды.

Если кроме абиссинской скважины нет совершенно никакого выхода, а глубину появления воды в близлежащих колодцах фиксируют на 12 – 15 м от поверхности земли, то для подъема воды следует запастись эрлифтом или ручным насосом, способным качать воду с означенной глубины.

Для откачки воды с глубины более 15 – 20 м можно использовать эрлифт, который выгодно кроме транспортировки воды выполняет насыщение ее кислородом

Альтернативный вариант адаптации водозаборной иглы к неподходящему уровню грунтовой воды заключается в устройстве приямка. Перед забивкой колонны в землю выкапывается шурф глубиной около метра, шириной удобной для работы лопатой в нем. Забивка штанг начинается тогда со дна шурфа. Насос в подобных ситуациях устанавливается в приямок.

Если грунтовые воды на участке залегают ниже, чем максимальная глубина всасывания насоса, сооружают приямок и в нем располагают насосное оборудование

Принцип работы абиссинки

Абиссинский колодец является упрощенной разновидностью скважины, которая извлекает воду из проходящего сверху первого или второго водоносного горизонта. Устроена абиссинская скважина очень просто. Главным элементом конструкции является колонна с набором газоводопроводных труб из стали, которые соединены между собой. На конце колонны имеется простейший фильтр и металлическая насадка. Выработка внешне очень похожа на известный инструмент портного – иглу. Ее так и называют – скважина игла.

Чаще всего для погружения колонны в толщу земли применяется банальное забивание, именно так обустраивают абиссинские колодцы сельские шабашники. Забивание производится до погружения наконечника внутрь водоносного слоя. Для частичного заглубления применяется шнековое бурение, однако аренда ручной или механической установки на порядок увеличивает расходы на проведение работ. Впервые использование абиссинской скважины зафиксировано во время колониального конфликта между Великобританией и Эфиопией в 1867-68 годах. Автором изобретение стал инженер из США Нортон, таким образом была решена проблема обеспечения английских подразделений водой во время военных действий в пустыне.

Конструкция, обеспечивающая подачу живительной влаги на поверхность земли, монтировалась в короткий промежуток времени. По мере передвижения войск, скважину иглу можно было быстро собирать и передвигать на место нового привала. Гидротехнические сооружения данного типа отличались мобильностью, дешевизной и простотой устройства. Именно эти характеристики способствовали большой популярности абиссинок в среде военных, путешественников и геологов.

В Россию эта необычная идея перекочевала практически сразу по завершению конфликта в Эфиопии. Эту конструкцию для подачи воды с небольшой глубины описал К. И. Маслянников в своей книге о революционных на то время гидротехнических сооружениях. Первые пять пробных абиссинских скважин были пробиты недалеко от Царского Села. Две из них смогли предоставить пригодную для употребления воду. Остальные колонны застряли в известняке, так и не достигнув водоносного слоя. Подача воды из скважины абиссинского колодца осуществлялась со скоростью 10 л/минуту. Мутная жижа, которая шла в начале, примерно через 30 минут становилась прозрачной и чистой водой.

С помощью скважины иглы можно преодолеть только начальные водоносные горизонты, находящиеся у поверхности. Как следствие, полученная таким образом вода обычно применяется в технических целях – полив огорода, уборка территории, замешивание различных строительных растворов и т.п. Чтобы довести качество воды до возможности использования ее для питья и готовки еды, в состав колонны вводят систему грубых и тонких фильтров, которые очищают воду от различных механических и химических примесей.

Как сделать установку для бурения абиссинского колодца своими руками

Самодельная установка для бурения абиссинского колодца вручнуюВыше упоминалось, что скважину можно забивать или бурить, какой из методов лучше, трудно сказать, все зависит от грунта, места и возможностей. Если специализированного оборудования для бурения скважины нет, а нанимать бригаду не хочется, то можно самостоятельно построить бурильную вышку – забивной станок.

Рассмотрим, как делается самодельная установка для бурения скважины игла

В результате получится бурильная установка как на фото

Два уголка длиной 2,5-2,7 м. свариваются углом с длиной основания 110-130 см. Делаем 2 таких детали. В верхней точке нужно предусмотреть место для крепления блока для подвешивания бабки. В качестве основания (платформы) можно использовать брус или шпалы. Конструкция устанавливается и фиксируется, чтобы во время работы установка не двигалась.

На блок подвешиваем бабку весом 30-40 кг. Внутренний канал бабки должен быть достаточной длины, желательно 60 см. Если будет короче, бабка может слетать со ствола, плюс, снижается сила удара (малая амплитуда). Наличие ручек на бабке позволит в определенные моменты помогать руками при забивании (в особо твердых слоях почвы один человек поднимает бабку натягивая веревку, а второй держа за ручки как бы ускоряет её ход вниз).

Бабка (болванка, забивная баба) для абиссинского колодца – бурение ручной установкойМагистраль для забивания скважины делаем из секций (труб) длиной полтора метра (таких секций должно быть 6-8, зависит от глубины водоносного слоя, предположительное расположение которого определяем заранее – узнаем у соседей, проверяем медной рамкой), плюс одну на запас.

Секции можно делать из нержавеющей трубы (дорого) или из черной стальной бесшовной трубы (доступно). Не стоит использовать оцинкованную трубу, она мягче.

Соединение секций выполняется посредством муфт (только сталь, чугун хрупкий). Тут главное правильно сделать резьбу муфты, которая должна на полвитка-виток оставаться снаружи. В процессе забивания, удар должен приходиться в торец трубы, а ни в коем случае не по резьбе, иначе не получится накрутить следующую секцию.

Игла для абиссинского колодца – забивка ручной установкойКонус (наконечник, игла) должна быть изготовлена из прочной стали. Существует несколько способов устройства клина: круглая форма вытачивается на токарном станке, но многие советуют делать граненный. Также делают из уголка в виде четырехгранника. Главное, чтобы копьеобразный наконечник был больше в диаметре чем сама труба.

Технология забивки скважины самодельной буровой установкой

Технология забивки скважины самодельной буровой установкойВ первоначально пробуренное отверстие (сделанное ручным буром) вставляем фильтрующую трубу. Забивая первую секцию следим, чтобы она была строго вертикально относительно уровня земли. Вынутый грунт тщательно утрамбовываем.

На отцентрованный ствол (трубу) одеваем бабку, принцип забивания прост – натягиваем веревку, конец которой привязан к бабке, резко отпускаем, ударная сила забивает ствол бабкой в землю.

На забитую секцию, накручиваем муфту и следующую секцию. Так как слои грунта могут отличаться по своему составу (глина, песок), то естественно, скорость заглубления также будет варьироваться, поэтому не пугаемся, если в одном месте идет быстро, в другом туго.

Перед установкой последней секции, где по идее должна быть вода, засаженную трубу заполняем водой. В процессе, т.е. для смягчения хода можно заливать из ведра с лейкой, а для проверки – обязательно под давлением. Для этого нужно подключить электрический самовсасывающий насос.

Следует понимать, что промывка сетки (фильтра иглы) под давлением – важный этап. Труба в процессе бурения проходит разные слои, и сетка фильтра забивается породой, грунтом и глиной, поэтому достигнув водоносного слоя, вода может просто не проникать в трубу. Если подавать воду под давлением, и она не возвращается обратно фонтаном, значит цель достигнута – вы в песке. Заливаем в трубу воду из лейки – уходит, значит всё правильно сделано.

Остается сделать стяжку вокруг трубы, подключить насос и качать воду.

Заключение

Из статьи видно, что технология устройства абиссинского колодца не представляет собой особых сложностей. Все материалы, инструмент и оборудование, необходимые для его полноценного функционирования вполне доступны и не дороги. Таким образом, потратив всего один день на бурение, вы получаете полную независимость от центрального водоснабжения на длительный срок.