Vrtání vodních studní. Typy studní. Strojní a ruční vrtání studní

Soukromé budovy nacházející se daleko od města nelze napojit na centrální vodovodní systém. Majitelé jsou proto nuceni kopat studnu nebo vrtat vrt pro vodu. První možnost je nejjednodušší. Protože je však studna napájena povrchovou vodou, může voda obsahovat znečišťující látky. Vrt je vhodnou alternativou. Koneckonců je napájena z vodonosné vrstvy nacházející se v hloubce, kam povrchová voda neproniká.

Automatizované metody vrtání jsou dražší, ale také mnohem efektivnější než ruční metody.

Druhy studní

Klasifikace těchto struktur je založena na následujících kritériích:

• hloubka výskytu;
• způsob penetrace;
• konstrukce vrtacího nástroje.

Vrty mohou být obecně průzkumné, filtrační (na písek), hluboké (artéské), průmyslové atd. Zvláštností těchto struktur je, že jsou tvořeny převážně metodou rotačního vrtání.

Pískové studny. Tyto vodní zdroje jsou nejčastěji využívány pro osobní potřebu. Nazývají se tak proto, že vrtaná šachta dosahuje vrstvy vodonosného písku, odkud se voda skutečně čerpá. Pod vrstvou písku se nachází vodotěsná vrstva jílu.

Takové zdroje se vyznačují relativně malou hloubkou – 10. 50 metrů. Existují však výjimky.

Důležité! Geologické prvky jsou klíčovým faktorem určujícím skutečnou polohu zvodnělé vrstvy.

Mezi výhody pískové studny odborníci zdůrazňují:

• dobrá kvalita vody, protože je filtrována při průchodu půdou;
• množství vody je obvykle dostatečné pro dům s průměrnou spotřebou vody;
• Vrtání pískových vrtů na vodu se provádí v krátké době. Můžete nainstalovat filtr i čerpadlo a začít vodu používat během několika dní;
• rozumné náklady na celou škálu prací, od vrtání až po výstavbu;
• Písková studna nevyžaduje licenci.

Mělká studna se může velmi rychle zanášet a poté ji bude nutné vyčistit.

Nicméně, pokud se rozhodnete pro takový zdroj vody, je třeba vzít v úvahu, že jeho životnost nepřesahuje 15 let. Dalším bodem je, že kmen je náchylný k zanášení. Proto je potřeba jej pravidelně čistit.

Artéské studny. Studny tohoto typu mají svá specifika. Zaprvé, jejich hloubka dosahuje 220 metrů. Zadruhé z toho vyplývá, že vrtání hlubokých artézských vrtů na vodu může trvat až 2 týdny. A zatřetí, průměr šachty se může s jejím prohlubováním měnit směrem dolů. Hodnota tohoto parametru závisí na vlastnostech půdy.

Mezi výhody artézských studní patří:

• vysoká produktivita. Proto může jednu studnu používat několik farem najednou;
• kmen nepodléhá zanášení. Proto jej není nutné pravidelně čistit;
• dlouhá životnost – až 50 let.

Běžné metody ručního vrtání studní

V současné době bylo vyvinuto a úspěšně používáno několik metod výstavby studní. Existují dva typy: ruční a mechanická. První technologie se používá k vytváření mělkých studní. Zároveň není nutné používat drahé zařízení k vrtání vody vlastníma rukama. A i když tato metoda vyžaduje hodně práce, mnoho majitelů domů, kteří se snaží co nejvíce ušetřit, ji preferuje. Podívejme se na metody vlastního vrtání podrobněji.

1. Augerova metoda. Používá se k vrtání mělkých vrtů. Podstatou této metody je rozrušení zeminy a její následná doprava na povrch pomocí vrtáků. Tato technologie se dodává ve dvou typech:

• pomocí šneku s lopatkami přivařenými k základně pod úhlem 90˚. Půda je řezána, drcena a vynášena stejnými lopatkami.

Důležité! Hlavní nevýhodou této metody je, že zemina, která spadla do studny, musí být z ní odstraněna.

• pomocí šneku, jehož lopatky jsou přivařeny k základně pod úhlem v rozmezí 30 . 70˚. Výhodou tohoto technického řešení je, že kusy zeminy nepadají do vrtu. Zařízení také zeminu řeže, ale transportuje ji vzhůru v nerozdrcené formě. Vrtání studny svépomocí touto technologií se provádí na štěrkových a hlinitých půdách.

Pro ruční vrtání je lepší použít vrták se šikmými lopatkami.

2. Jádrové vrtání. Tato metoda zahrnuje použití speciálního nástroje – trubky, na jejímž konci je připevněna vrtací korunka, vybavená ostrými řeznými nástroji vyrobenými z odolného kovu. Supertvrdá hornina se nejprve rozbije dlátem a poté se vrtákem provrtá a vyzdvihne kal nahromaděný v jádrovém válci nahoru.

Koruna se otáčí společně s trubkou a zapadá hlouběji do země, čímž se vytvoří vrt o průměru odpovídajícím průřezu této části. Kal spolu s projektilem stoupá na povrch. „Sklo“ se uvolňuje z horniny údery těžkého kladiva. Ruční vrtání vodních vrtů tímto způsobem zahrnuje přívod čisté vody nebo vody s úlomky jílu. Díky tomu se stěny vrtu zpevní a možnost jejich zřícení se sníží na minimum.

Horní část jádrového válce je vybavena upevňovacími zařízeními, pomocí kterých se tyče prodlužují. Prodloužení je vícestupňový postup. Po prohloubení první části trubky se k ní shora připevní nová tyč dlouhá jeden metr. Poté se akce opakují. Použití tohoto principu vrtání studní na vodu umožňuje vytvořit šachtu požadované hloubky. Technologický sloup je tvořen samotným nástrojem a tyčemi. Je velmi důležité dosáhnout pevnějšího spojení trubek a skla. Je nutné vyloučit přítomnost znatelné vůle a nežádoucích pohybů v místech upevnění.

3. Metoda rázového lana. Zde se předpokládá použití stativu. Jeho výška je asi 2 metry a toto zařízení je postaveno přímo nad místem vrtání. Na vrcholu stativu je instalován blok. Přes něj je přehozen kabel, na jehož konci je upevněna převaděč. Nástroj se spustí do vrtu a pomocí kabelu se zvedne na povrch. Převaděč se čistí od kalu technologickým otvorem umístěným půl metru od jeho spodního rámu.

Samostatné vrtání vodní studny metodou s příklepovým lanem zahrnuje zvedání vrtacího nástroje do výšky povolené stativem, po kterém je působením gravitace spuštěn na předem určené místo. Hornina je rozbita a její úlomky jsou zachyceny řezacím a zachycovacím zařízením připevněným ke spodnímu okraji trubky – výše zmíněným přepouštěčem.

Dávejte pozor! Můžete slyšet některé řemeslníky, kteří tvrdí, že pro vrtání studní vlastníma rukama touto metodou není nutné stavět stativ. Jak však ukazuje praxe, tento přístup je pro stavitele spojen s nadměrnými fyzickými náklady a je možný pro hloubky až 10 metrů.

4. Ruční rotační vrtání vodních studní. V tomto případě se kmen vytvoří pomocí vrtáku, který připomíná velký vrták. Při otáčení vytváří v zemi svislý kanál, který dosahuje zvodnělé vrstvy. Toto spirálové zařízení je účinné při ručním vrtání vodních studní ve štěrkových a hlinitých půdách. Pokud se na místě nacházejí sypké a písčité půdy, studna se vykopává pomocí lžícového vrtáku, což je válec s otvory ve tvaru spirály.

Mezi nevýhody ručního vrtání patří:

• nízký tlak vody;
• pomalý postup práce;
• mírné prohloubení.

Ruční vrtání je velmi pracná činnost, která často vyžaduje účast několika lidí.

Mechanické metody

Mechanické metody vrtání vodních vrtů vyžadují použití speciálního vybavení a drahé těžké techniky. Z nich je nejrozšířenější rotační technologie mechanického vrtání vodních vrtů. Používají se zde válcové vrtáky, takže tato metoda je klasifikována jako bezjádrová metoda. Zvláštní význam při jejím provádění má otázka včasného odstranění horniny na povrch, která je ničena v celém objemu porubu. Rychlost v kombinaci s cenovou efektivitou jsou hlavními výhodami mechanických metod vrtání. Nemohou však fungovat se všemi horninami. Níže jsou stručně uvedeny pouze některé z těchto technologií.

1. Vrtání vody s proplachováním. Tento typ rotačního vrtání se aktivně používá při stavbě artézských vrtů. Při hloubení horních vrstev půdy se používá jílovitý vodný roztok, zatímco při hloubení vápencové vrstvy se používá čistá voda. Proplachovací kapalina řeší následující problémy:

• vytváří tlak na produktivní horizont;
• snižuje tření;
• zajišťuje stěny studny během práce;
• odstraňuje zničitelnou horninu.

Cirkulaci proplachovací kapaliny zajišťuje kompresor nebo čerpadlo, případně obě jednotky. Existují dva typy proplachování: přímé a zpětné. V prvním případě je proplachovací prostředek čerpán do vnitřní dutiny potrubí a proudí směrem nahoru skrz tzv. prstencový prostor. Při zpětném proplachování se vše dělá přesně naopak: proplachovací činidlo se čerpá do prstencového prostoru a vypouští se přímo potrubím. Způsob proplachování se volí s ohledem na výsledky geologických studií a parametry vrtu.

Je dobré vědět! Proplachovací činidlo kromě plnění své hlavní funkce – transportu horniny na povrch – pomáhá určit průtok vytvářené studny (prognóza se provádí s ohledem na stupeň absorpce roztoku).

Mechanické vrtání umožňuje pracovat s téměř jakýmkoli typem půdy a dosáhnout vodonosných vrstev umístěných ve velkých hloubkách.

Reverzní cirkulace se často používá, když je nutné vyvrtat velký vrt s vodičem a pažnicemi velkého průměru a vrtání se provádí v nestabilních horninách. Profukování je stejné jako proplachování, pouze plyn působí jako činidlo (vrt se profukuje, nikoli proplachuje).

2. Mechanická rotační metoda. Tato metoda je zaměřena na výstavbu artézských nebo jiných hlubokých vrtů. Zahrnuje použití těžké techniky – vrtacích jednotek montovaných na bázi nákladních automobilů značek „ZIL“, „MAZ“, „KAMAZ“ a „Ural“. Hornina je ničena rotujícím vrtákem. Točivý moment vytvářený motorem (může se jednat o pojízdný motor automobilu nebo je instalován na samostatné plošině) se přenáší na rotor, který otáčí vrtnou trubkou. Pro zvýšení zatížení čela je implementováno následující technické řešení: válcový vrták není připojen k běžné, ale k těžké ocelové vrtné trubce.

Tipy pro výběr místa pro vrtání studní v domě

Abyste svému domu zajistili kvalitní vodu, je třeba k otázce výběru místa pro zdroj přistupovat s ohledem na doporučení odborníků. Obecně znějí takto:

1. Nejvhodnější možností je nejvyšší místo na zahradním pozemku. Pokud si vlastníma rukama vytvoříte studnu na vodu v nížině, dešťová a tající voda zaplaví keson a dostane se do šachty. A to povede ke znečištění vody a infekci patogenními mikroorganismy.
2. Vyhněte se stavbě studní v blízkosti zdrojů znečištění – chovů hospodářských zvířat, septiků, žump, garáží atd. Regulační dokumenty v tomto ohledu uvádějí: vzdálenost studní od těchto objektů by měla být alespoň 50 metrů. Je však povoleno tuto vzdálenost zkrátit na 30 metrů. Četné testy ukázaly, že i v takové vzdálenosti od zdrojů znečištění bude voda v domě čistá.
3. Zkontrolujte, zda se na pozemku vašich sousedů nenacházejí nějaké potenciálně nebezpečné předměty. Bylo by také dobré se zeptat na jejich plány do budoucna. Je možné, že plánují instalaci výběhu pro zvířata poblíž plánovaného místa výstavby pramene.
4. Výše bylo uvedeno, že existují různé způsoby vrtání vodních studní. Pokud se předpokládá použití těžké techniky, je nutné zajistit její přístup na pracoviště. V tomto případě se za minimální šířku průchodu považuje 3 metry. Bude také potřeba dostatečný prostor nad zemí: výška vrtného stožáru může dosáhnout 10 metrů.
5. Nedoporučuje se vrtat studnu ve sklepě nově postaveného domu. Po dokončení jeho výstavby bude údržba zdroje nemožná, protože nad studnou musí být volný prostor o výšce alespoň 7 metrů.

Bez ohledu na všechny výše uvedené metody vrtání studní na vodu bude levnější provádět tyto práce v zimním období, kdy je zaznamenána poměrně vysoká hladina podzemní vody. Zde je však třeba si uvědomit, že v létě, a zejména v horkém období, se majitelé domu mohou ocitnout bez zásobování vodou.

Existují případy, kdy hydrogeologické charakteristiky konkrétní oblasti nejsou dostatečně prozkoumány. Pak se doporučuje vybrat typ zdroje s ohledem na data získaná otevřením zvodnělé vrstvy průzkumným vrtem. I když se celkové náklady zvýší, v budoucnu nebudou s vodou žádné problémy.

Ne všichni majitelé příměstských oblastí se mohou pochlubit centralizovaným zásobováním vodou. Alternativou k centralizovanému zásobování vodou je vrtaná studna nebo vrt. Hloubka zvodnělé vrstvy však ne vždy umožňuje vybudovat studnu, a proto je vrtání studny jedinou možností pro zásobování domu vodou. Vrtání studny si lze objednat u organizace, což je poměrně drahé, nebo si ji můžete vyvrtat sami. Ruční vrtání studní vlastníma rukama je zcela proveditelný úkol, touto metodou lze vyvrtat studnu až do hloubky třiceti metrů, což obvykle postačí k získání kvalitní vody s požadovaným průtokem.

Metody ručního vrtání

V praxi ručního vrtání vodních studní se výrazně častěji používají tři metody vrtání:

• šokové lano;
• šnek;
• hydro vrtání;

Tyto metody vrtání zahrnují použití pouze lidské síly. U této metody se ve skutečnosti nepoužívají žádné mechanismy, výjimkou mohou být elektrické navijáky a motorové čerpadlo při hydraulickém vrtání. Některé metody vrtání se používají současně – jedná se o úderové lano a vrták, které aktivují proces vrtání. Vrtáky pro všechny metody lze vyrobit samostatně.

Ruční vrtání šnekem

Šnekové vrtání je jednou z nejběžnějších metod ručního vrtání, což je rotační vrtání s použitím vrtáku s lopatkou. Zničená hornina se odstraňuje z porubu pomocí šneku. Tento typ ručního vrtání lze použít v měkkých horninách k výstavbě mělkých filtračních vrtů až do hloubky třiceti metrů.

Vrtačku pro ruční vrtání lze vyrobit ze šrotu. Je možné předělat rybářskou vrtačku, po předchozím vyztužení břitů přivařením dalších kovových pásů, v horní části vrtačky je nutné přivařit spojku pro upevnění vrtačky k tyčím. Jako tyče se mnohem častěji používá kulatá železná trubka o průměru ? palce nebo čtvercová o rozměrech 25×25 mm. Délka úseku vrtací tyče by měla být od 2 do čtyř metrů, u delších vrtacích trubek je manipulace nepohodlná. Pro spojení tyčí se používají úseky trubky o průměru 32 mm nebo 30×30 mm, pokud je trubka čtvercová. Na jedné straně jsou přivařeny k tyči, jinak jsou spojeny s druhou tyčí pomocí svorníku nebo šroubového spoje.

Pro efektivnější vrtání je nutné zvolit správný dláto, které se volí v závislosti na typu půdy. Jednoduchý vrták se používá pro vrtání v nestabilních horninách, dlouhý šnekový vrták se používá pro prohazování tekutého písku nebo písku nasyceného vodou, lžícový vrták se používá ve stabilních půdách, jílovitých píscích, hlínách, lžíce s cívkou se používá v hustých jílech a jílech se štěrkem. Konstrukce lžícového vrtáku se skládá z ocelového válce s podélnou štěrbinou, ke dnu kterého jsou přivařeny řezné nože. Jednodušší konstrukce lžícového vrtáku může být vyrobena z pásové oceli, k tomu je nutné vzít dva kusy ocelového pásu dlouhé asi 40 cm a svařit je koncem k sobě k oblouku. Spodní část pásů je spirálovitě ohnutá tak, aby získala tvar kbelíku, a vzájemně spojená svařováním. Řezná část musí být naostřena, pro zvýšení pevnosti vrtáku se podrobí tepelnému zpracování. Pro ruční vrtání se používají vrtáky o průměru maximálně 100 mm, jinak bude obtížné s ním otáčet. Pomocí vrtáku je možné jedním průchodem dosáhnout hloubky 35–40 cm.

Pořadí vrtání

Před ručním vrtáním je možné vykopat jámu o rozměrech 1,5 x 1,5 m a hloubce až dva metry. Velikost může být menší – vše záleží na typu půdy. U velmi sypkých půd musí být stěny zajištěny deskami. Jáma se vykope, aby se zabránilo rozpadu i té nejkřehčí horniny. V budoucnu se do vykopané jámy instaluje keson. Po dokončení všech přípravných prací se začne vrtat, vrtání lze provádět z prkenné podlahy nebo ze země, vrták se otáčí pomocí klíče nebo svěrek.

Pokud se vrtání provádí v hustých jílovitých půdách a hloubka vrtu nepřesahuje 20 m, provádí se pažnice vrtu po dokončení vrtání. Jako pažnice se mnohem častěji používají polyethylenové trubky pro zásobování vodou nebo PVC vrtné trubky. V nestabilních půdách se vrtání provádí současně s pažnicemi, přičemž se z pažnice odstraňuje zemina; v takových případech se používají ocelové pažnice, protože je často nutné je zatloukat. Průměr vrtáku při vrtání pažnicí by měl být o několik milimetrů menší než vnitřní průměr pažnice, aby bylo možné vrták volně vyjmout z vrtu pro čištění. S rostoucí hloubkou vrtu se pažnice prodlužují a spojují se pomocí závitových spojek.

Během vrtání není nutné provádět více než 5 otáček vrtáku na jeden průchod, jinak jej nebude snadné vytáhnout.

Jak se vrták ponořuje hlouběji, bude obtížnější s ním otáčet, takže pro zkrácení procesu se do vrtu přidává voda. Pro usnadnění zvedání vrtáku ze dna je nad vrt instalován stativ s blokem. Kromě toho je nutné neustále sledovat svislost vrtu, pokud se hřídel odchyluje od svislice, musí být vyrovnána dřevěnými klíny, které se zatlačí mezi stěnu vrtu a pažnicovou trubku.

Vrtání pokračuje, dokud se neotevře a neprojde vrt co nejvíce, aby se dosáhlo velkého výtěžku vody. Aby se v budoucnu zabránilo zanášení vrtu pískem, je nezbytné projít vrtem až k zvodnělé vrstvě. Dosažení zvodnělé vrstvy poznáte podle velikosti písku a jeho vlhkosti; čím větší je písek, tím lepší je výtěžek vody.

Příklepové vrtání

Metoda s úderovým lanem s použitím dláta jako dláta se ve větší míře používá při ručním vrtání vrtů. Princip vrtání spočívá v ničení horniny pomocí dláta, které při nárazu na horninu ji rozbije a zachytí. Drážkovač může být s kulovým ventilem, diskovým ventilem a složitější – s pístovým ventilem. Použití té či oné konstrukce závisí na typu těžené horniny.

Vrtání s příklepovým lanem zahrnuje použití stativu, který je instalován nad místem vrtání, jehož výška může být až 2 metry, někdy i vyšší. Na vrcholu stativu je instalován blok, přes který je přehozen kabel nebo lano, k němuž je připevněna věšák. Věšák se zvedne nad čelbu do výšky asi 1 m a prudce se spustí dolů, operace se opakuje, dokud se nenaplní. Aby se zabránilo zřícení stěn, vrtání se provádí současně s pažnicí, průměr pažnice by měl být takový, aby do ní věšák volně zapadal. Během vrtání se pažnice spouští dolů a při otáčení pažnicové trubky se zatěžuje štěrkem, aby se trubka usadila v zemi.

Hydrovrtání

Hydrodrilling se používá méně často, protože má řadu nevýhod, jednou z nich je přítomnost určitého objemu vody na místě. K vrtání studny budete potřebovat alespoň pět metrů vody a motorové čerpadlo. Samotný proces vrtání spočívá v destrukci horniny vrtacím nástrojem a vodou, která je přiváděna vrtacími tyčemi do čela a vyplavuje zničenou horninu. Samotný vrtací nástroj je železná trubka, méně často PP trubka, na jejímž konci je přivařen (zašroubován) vrták, nahoře je přišroubován ohyb 3°, ke kterému je připojena hadice pro přívod vratné vody, a nahoře je připevněna rukojeť, díky které se tyč během vrtání otáčí. Před vrtáním se vykopou dvě jámy pro vratnou vodu. Vrtání se provádí otáčením tyčí ve směru a proti směru hodinových ručiček a poklepáváním na dno studny. Vrtání se ve většině případů provádí bez pažnice, protože jílový roztok zabraňuje rozpadu stěn studny. Pomocí hydrovrtání je možné v měkkých horninách vytvořit vrt dlouhý až dvacet metrů a o průměru až 90 mm.

Vybavení studny

Po vrtání (vrtání vrtákem, příklepovým lanem) se železné pažnice ve většině případů odstraní pomocí zvedáku a vrt se opláští polyetylenovými trubkami vybavenými filtrem.

Pokud je vrt vrtán o průměru 60 mm nebo větším, spustí se dovnitř ponorné čerpadlo, pokud je průměr vrtu menší, spustí se do vrtu trubka pro zvedání vody se síťovým filtrem a zpětným ventilem na konci. Jako zařízení pro zvedání vody se používá povrchové čerpadlo, ale opět ho lze použít, pokud dynamická hladina ve vrtu neklesne pod 9 m. Na základě toho je nutné před zahájením vrtání přibližně zjistit hladinu podzemní vody, ze které se plánuje odběr vody, aby bylo možné se zaměřit na průměr vrtu.

Kromě toho doporučujeme přečíst si články:

• Kdy je nejlepší čas na vrtání studny na vodu?
• Instalace čerpadla do studny vlastníma rukama.

Video

Podívejte se, jak si můžete svépomocí postavit studnu: