Колодец из бетонных колец в постройке быстрее и удобнее. Лучше всего, конечно, для этой цели использовать кольца заводского изготовления. Однако при необходимости их несложно сделать и самому. Размеры кольца обычно принимают следующими: внутренний диаметр — 0,8–1,2 м, толщина стенки бетонного колодца — 10–12 см (железобетонного — 6–8 см), высота кольца — 0,7–1,2 м. Заметим для сравнения, что масса бетонного кольца диаметром 1 м и высотой 0,7 м равна 800 кг, а такого же железобетонного — 500 кг.
Опалубку для колец изготовить несложно. Не будем приводить здесь подробное ее описание в надежде, что строитель колодца сам подберет конструкцию опалубки, принимая во внимание имеющиеся у него материалы. Очевидно, что опалубка должна представлять собой два разборных кольца из дерева пли металла, концентрично устанавливаемых одно в другое. Надо также постараться, чтобы боковые стенки бетонных колец после удаления опалубки были как можно более гладкими. Это уменьшит трепне о грунт во время строительства колодца опускным методом и снизит вероятность зависания бетонного ствола в шахте.
По высоте бетонные кольца обычно соединяют впритык. Чтобы предотвратить относительный сдвиг колец, между ними устанавливают гнутые или сварные скобы из мягкой стали (например, Ст. 3) толщиной 5–8 мм и шириной 50–80 мм (рис. 10). Иногда кольца соединяют в четверть (фальцевый стык) либо делают стык в раструб, скашивая ребро четверти (рис. 11).
Рис. 10. Ствол (крепление) из бетонных колец впритык
Соединение в четверть и в раструб обеспечивает более высокую плотность бетонного ствола, но при перевозках такие кольца трудно предохранить от скалывания кромок. Кроме того, на каждый стык в этом случае теряется 4–5 см высоты. Поэтому, например, при глубине колодца 20 м и высоте кольца 1 м потребуется для крепления шахты колодца дополнительно одно кольцо.
Рис. 11. Бетонные кольца, соединяемые в четверть (а) и в раструб (б)
Расположение арматуры в железобетонном кольце показано на рис. 10. По высоте бетонного кольца устанавливают 5 колец из арматуры с расстоянием между ними 100–200 мм. Вертикальные стержни арматуры размещают через 250 мм. Стержни связывают мягкой железной проволокой, и собранный каркас устанавливают в зазоре между опалубками.
Нижнее бетонное кольцо лучше сделать слегка коническим (расширяющимся книзу) и со скошенной внутрь нижней кромкой, усиленной стальной полосой. При подкапывании дна шахты опускание крепления идет в этом случае легче и надобность в специальном режущем башмаке отпадает. Когда применяют бетонные кольца заводского изготовления, для облегчения проходки шахты нижнее кольцо надо установить на башмак с резцом.
При опускном способе возможен зажим верхней части ствола колодца обрушившимся грунтом, тогда как нижняя может беспрепятственно опускаться. В этом случае, если ствол колодца выполняется из бетонных колец, в результате очередной выемки грунта произойдет разрыв оболочки по стыку между кольцами. Это авария, и весьма серьезная. При наличии такой опасности кольца нужно обязательно соединять между собой по высоте, что одновременно устраняет и возможность сдвига колец по плоским торцам.
Соединение колец производят накладками из полосовой стали шириной 40–60 мм и толщиной 5–10 мм. Накладки скрепляют скобами, согнутыми из стального прутка диаметром 16 мм, или болтами (рис. 12). Для этого в стенках бетонных колец нужно пред усмотреть отверстия при бетонировании. Каждый стык колец соединяют в 3–4 местах равномерно по окружности.
Рис. 12. Соединение бетонных колец скобами и болтами
Более надежным является способ соединения колец с помощью стальных стержней, забетонированных в их стенках. Стержни имеют на концах кольцеобразные загибы, куда и вставляют скрепляющие болты (рис. 13).
Рис. 13. Соединение бетонных колец стержнями
Но мере наращивания крепления швы между бетонными кольцами тщательно заделывают цементным раствором 1:3.
Стыки между торцами колец в пределах водоприемной части хорошо уплотнить просмоленной пеньковой веревкой диаметром 20 мм. Это уплотнение укладывается в специальный желобок, отформованный в верхнем торце кольца. Уплотнение зажимается под давлением верхних колец и обеспечивает высокую плотность стыка.
Разработку мягкого грунта на дне шахты ведут от середины. При плотном грунте сначала выбирают грунт под кольцом вдоль ножа, а когда крепление осядет, то вынимают середину. Если погружение бетонных колец остановится вследствие трения о грунт, надо на верхнее кольцо установить платформу с дополнительной нагрузкой.
Устройство водоприемной части бетонного колодца в принципе аналогично деревянному. Здесь также надо стремиться к тому, чтобы приток воды шел через дно. Когда водоносный пласт состоит из очень рыхлых пород, под нижнее кольцо подводят пол из толстых досок и гравийный фильтр насыпают уже на этот пол.
В маломощных водоносных слоях иногда устраивают приток воды через боковые отверстия, которые выполняют горизонтальными, восходящими или V-образными (рис. 14). Последнее с внешней стороны засыпают песком или мелким гравием, а с внутренней — более крупным гравием, что должно предохранить колодец от заноса песком. Однако лучше выполняют эту функцию специальные фильтры, которые устанавливают на растворе в боковые стенки или же формуют такие фильтры непосредственно при изготовлении колец. Наибольшее распространение получили фильтры из крупнопористого бетона, то есть бетона без мелкого заполнителя (песка). Размеры зерен гравия и щебня для крупнопористого бетона подбирают в зависимости от крупности зерен песка водоносного слоя в соотношении 10:1. Крупный заполнитель обволакивают сметанообразной смесью цемента с водой, укладывают в форму и слегка трамбуют.
Рис. 14. Формы отверстий водоприемной части колодца при боковом притоке воды
На 1 часть цемента (по массе) берут 6 частей гравия или щебня при В/Ц = 0,3–0,5.
Боковые фильтры из крупнопористого бетона сделать несложно, если бетонные кольца самодельные. Для этого у нижнего водоприемного кольца при его формировании 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. В бетонных кольцах заводского изготовления для фильтров придется пробивать окна в стенках. 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 массе. Бетономешалка при этом должна все время вращаться. Смесь перемешивают в течение 3–7 мин до полного обволакивания отдельных зерен заполнителя цементным раствором, который на поверхности зерен имеет слабый отблеск воды. Готовая к укладке бетонная смесь получается жесткой и рассыпчатой.
Иногда колодцы делают из бетонных пластин. Изготовление пластин намного проще, чем колец, — форма для них очень простая. Прямоугольные и квадратные колодцы из бетонных пластин по внешнему виду походят на деревянные срубовые, только вместо бревен — бетонные пластины. Концы пластин для надежного сопряжения в углах отформовывают в лапу. Расположение арматуры в пластине показано на рис. 15. Пластина должна воспринимать изгибающую нагрузку от возможного бокового давления грунта, то есть работать как балка. Поэтому арматуру в пластине надо расположить ближе к плоскости, обращенной внутрь колодца. Для уменьшения проницаемости стенок бетонного ствола пластины ставят на растворе.
Рис. 15. Железобетонная пластина
В сравнении с круглым колодцем, при равновеликой площади сечений в свету, квадратный колодец требует для ствола больше материала примерно на 13 %. Чтобы приблизить расход материала к потребному расходу для круглого колодца, сечение колодца из пластин принимают не квадратным, а шести- или восьмиугольным. Для шестигранного колодца по сравнению с круглым расход материала увеличивается только на 5 %, а для восьмигранного — ужо только на 2 %. Можно сэкономить и эти 2 %, сделав пластины кольцевыми. Высоту одной кольцевой пластины делают равной 18 см, ширину — 10–15 см. Среднюю длину кольцевой пластины берут такой, чтобы в одном ряду уложилось 6–8 пластин, составляющих полное кольцо. Очевидно, что форма для изготовления кольцевых пластин будет ужо сложнее.
Если при строительстве колодца из бетонных пластин пользоваться сваркой, то концы бетонных пластин не надо формовать в лапу, а вместо этого предусмотреть стальные закладные пластины.
