Studnia na wodę własnymi rękami: zasady urządzania + analiza 4 popularnych metod wiercenia

Zapewnienie działce wody to pierwsze zadanie jej właściciela. Im bardziej ambitne są plany dotyczące zagospodarowania Państwa terenu, tym silniej będzie odczuwalny brak wodociągu. Woda jest niezbędna do prac budowlanych, ogrodu, który Państwo zamierzają założyć, oraz do własnych codziennych potrzeb.

Jeśli studnia na wodę zostanie wykonana własnymi rękami, marzenie o wodociągu nie tylko się spełni, ale też pozwoli znacznie zaoszczędzić. Opowiemy, jaką metodą najlepiej przeprowadzić wiercenie i jaki sprzęt będzie potrzebny samodzielnym majsterkowiczom. Dzięki naszym radom bez większych problemów urządzicie Państwo własne źródło wody na działce.

Podstawowe rodzaje studni na wodę

Istnieje kilka realnych sposobów na zdobycie życiodajnej wilgoci, o których Państwu opowiemy. Istnieje kilka technologii, które można zastosować do samodzielnego pozyskiwania wody na działce podmiejskiej.

Wybór odpowiedniej opcji będzie musiał Państwo dokonać samodzielnie, ponieważ zależy on od krajobrazu terenu, a także od wyposażenia technicznego, finansów i umiejętności, którymi Państwo dysponują. Rozważmy podstawowe konstrukcje studni.

Trudno jest dać pierwszeństwo jednej konstrukcji: każda ma swoje zalety i wady, dlatego wybór zależy od krajobrazu terenu oraz możliwości właściciela działki.

Rurowo-abisyńska studnia

Jeśli na Państwa działce znajduje się źródło, to urządzenie studni jest doskonałą opcją pozyskiwania wody. Szyb tej budowli będzie pełnił rolę zbiornika cieczy. Jeśli źródło jest wystarczająco aktywne, do 2 metrów sześciennych wody zawsze będzie do Państwa dyspozycji.

Studnia abisyńska – to w zasadzie ta sama studnia, ale wąska i długa. Dzięki temu, że jej długość może wynosić około 8-12 metrów, do wody, która ją wypełnia, nie dostają się zanieczyszczenia z powierzchni gleby.

Studnię abisyńską często nazywa się studnią-igłą, ponieważ rura wbita w ziemię podczas tworzenia tej budowli rzeczywiście przypomina igłę.

Z technologią przebijania i urządzania studni igłowej, inaczej nazywanej studnią abisyńską, zapozna następujący film wideo:

Studnia na piasek (filtrowa)

Zagłębienie tej konstrukcji na 15-30 metrów odbywa się dowolną metodą: ślimakową, udarowo-linową, rdzeniową. Ściany studni formuje się za pomocą rury o średnicy średnio 100 – 180 mm.

Zagłębiony koniec pnia studni jest wyposażony w filtr. Jako filtr stosuje się siatkę ze stali nierdzewnej, którą przyspawa się lub przylutowuje do pierwszego ogniwa kolumny rur przed zanurzeniem go w grubym piasku z domieszką żwiru.

Tak schematycznie można przedstawić konstrukcję studni “na piasek”, gdzie pod numerem 1 będzie rura osłonowa, pod numerem 2 – statystyczny poziom wody, a pod numerem 3 – filtr siatkowy

Taka konstrukcja jest w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na wodę małego domu podmiejskiego z dwoma punktami poboru wody. Jeśli eksploatacja obiektu ma charakter sezonowy, wytrzyma on około pięć lat. Przy stałym użytkowaniu można liczyć na 15 lat zaopatrzenia w wodę.

Gdy jednak studnia się zamuli, będzie można spróbować ją przepłukać. Jeśli czynności reanimacyjne nie przyniosą oczekiwanego efektu, trzeba będzie wywiercić nowy pień. Umieszcza się go obok poprzedniego.

Studnia artezyjska bez filtra

To urządzenie nie potrzebuje filtra. Taka studnia może osiągać głębokość 100 i więcej metrów. Woda wydobywana za pomocą takiej konstrukcji znajduje się w szczelinach wapienia. Nagromadzona w nich w wyniku kondensacji ciecz może być nie tylko krystalicznie czysta, ale również zmineralizowana.

Niewielka mineralizacja jest akceptowalna do codziennego użytku. Jeżeli natomiast wydobywana woda ze względu na swój skład należy do wód mineralnych, to nie można jej używać do celów domowych.

Schemat studni artezyjskiej: 1 – konduktor, 2- statyczny poziom wody, 3- kolumna pośrednia, 4- kolumna eksploatacyjna z perforacją

Trudno z góry określić głębokość studni, którą trzeba będzie przebić w poszukiwaniu wody. Można jedynie zorientować się w przybliżeniu, rozmawiając z sąsiadami na działce i dowiadując się od nich, jakie parametry mają podobne obiekty na ich terenach.

Warstwy gruntu zalegają nierównomiernie, dlatego uzyskanych informacji i tak nie można uznać za dokładne dla własnej działki. Z tego powodu rury osłonowe nabywa się z uwzględnieniem korekty uzyskanych danych.

Jak zbudowana jest typowa studnia?

Jeśli nie skupiać się na niuansach, istota budowy studni głębinowej na wodę dla domu podmiejskiego jest jedna: to długa, wąska, pionowa szyba sięgająca do głębokości zalegania wody. Ściany wyrobiska są wzmocnione rurami osłonowymi. Studnie różnią się między sobą szerokością, głębokością oraz dodatkowymi urządzeniami zwiększającymi ich wydajność i niezawodność.

Oprócz rury osłonowej studnie wyposaża się w sprzęt do wymuszonego podnoszenia cieczy i jej dystrybucji. Aby prawidłowo dobrać urządzenia pompujące i zbiornik magazynowy, należy znać charakterystyki studni, z których najważniejsze to jej głębokość i wydajność.

Wydajność studni to wskaźnik jej wydajności: maksymalna objętość cieczy uzyskiwana w jednostce czasu. Wyrażana jest w metrach sześciennych lub litrach na godzinę bądź na dobę.

Funkcje rur osłonowych

Rury osłonowe są podstawowym elementem studni. Obudowę wykonuje się za pomocą oddzielnych odcinków połączonych ze sobą poprzez lutowanie, spawanie lub skręcanie. Szczególną uwagę należy zwrócić na ich jednakową średnicę: cała konstrukcja musi tworzyć prostą, równą kolumnę.

Jeżeli rury osłonowe mają gwint zewnętrzny, odcinki łączy się złączkami, przez co średnica przejścia zwiększa się.

Rury osłonowe są potrzebne, aby:

• podczas wiercenia studni nie doszło do osypania się szybu;
• pień nie uległ zanieczyszczeniu podczas eksploatacji;
• górne warstwy wodonośne nie przedostawały się do obiektu.

Szeroko stosowane są rury osłonowe wykonane ze stopów stali i polimerów (PVC, nieplastyfikowany PVC, PE). Rzadziej stosuje się wyroby żeliwne oraz moralnie przestarzałe azbestocementowe. Przestrzeń między rurą a gruntem wokół wylotu zalewa się betonem, jeśli wyrobisko wiercono w luźnych gruntach lub warstwa wodonośna zalega na znacznej głębokości.

Dopiero po wykonaniu tych prac instaluje się całe pozostałe wyposażenie. Niekiedy w trakcie eksploatacji studni może nastąpić niewielkie „wypchnięcie” rury na powierzchnię. Jest to naturalny proces, niewymagający podejmowania żadnych dodatkowych działań.

Najbardziej popularne są metalowe i plastikowe rury osłonowe z gwintem. Na zdjęciu przedstawiono montaż niebieskiej plastikowej rury osłonowej.

Rura wewnętrzna z filtrem

W otwór studni wykonanej według schematu podwójnej obudowy opuszczana jest rura z filtrem. Poprzez jej pierwsze perforowane ogniwo przefiltrowana woda będzie dostawać się do wnętrza obudowy, a następnie być wydobywana na powierzchnię za pomocą pompy.

Po zamontowaniu rury na odpowiedniej głębokości, wskazane jest zabezpieczenie jej wylotu. W tym celu stosuje się opaskę, która zapobiegnie samoistnemu osiadaniu rury.

Budowa głowicy studni

Górna część rury osłonowej wyposażona jest w głowicę. Podstawowa konstrukcja tego urządzenia jest taka sama dla głowic każdego rodzaju. W jej skład wchodzą kołnierz, pokrywa i pierścień gumowy.

Różne rodzaje głowic różnią się między sobą rodzajem materiału, z którego są wykonane, oraz dodatkowymi opcjami.

Głowice produkuje się z żeliwa i z tworzywa sztucznego. To szczelne urządzenie. Służy do mocowania kabla pompy i wyprowadzenia rury ciśnieniowej.

Dzięki niskiemu ciśnieniu wytwarzanemu przez głowicę w rurach, zwiększa się dopływ wody, a w rezultacie wydajność studni.

Keson, adapter, paker

Aby podwyższona wilgotność nie wpłynęła na działanie urządzeń związanych ze studnią, przewiduje się dla nich specjalny zbiornik – keson. Wykonuje się go z metalu lub z tworzywa sztucznego.

Metalowe kesony, w przeciwieństwie do plastikowych, można naprawiać, są lepiej przystosowane do klimatu o znacznych wahaniach temperatury. Ponadto produkt metalowy można samodzielnie złożyć z części sprzedawanych osobno. Ale modele plastikowe są tańsze i nie rdzewieją.

Osoby pragnące samodzielnie urządzić keson studzienny znajdą na naszej stronie szczegółową instrukcję jego budowy.

Aby szczelnie połączyć naziemny wodociąg ze studnią, potrzebny będzie adapter studzienny. Urządzenie to zazwyczaj umieszcza się w miejscu, gdzie zgromadzono całe wyposażenie wymagające ochrony przed wodą. Najczęściej jest to pomieszczenie techniczne. Jedną część adaptera łączy się z kolumną osłonową, a do drugiej części przykręca się wąż od pompy.

Metaliczny keson jest drogim urządzeniem: jego cena sięga nawet 1600 zł, więc można go kupić w częściach i złożyć samodzielnie, co obniży koszt zakupu.

Czasami zachodzi potrzeba wyodrębnienia lokalnego odcinka głębokiej studni artezyjskiej, na którym np. będą wykonywane prace remontowe. W tym celu stosuje się pakiery – uszczelniacze do studni.

Wymienione elementy wchodzą w skład urządzenia studni, wywierając duży wpływ na jej funkcjonalność.

Cztery rodzaje wiercenia

Wywiercić studnię wodną własnymi rękami można różnymi sposobami, do realizacji których wykorzystuje się zarówno wyłącznie siłę mięśni, jak i środki techniczne.

Rozważmy najpopularniejsze rodzaje wiercenia:

• ślimakowy;
• obrotowy;
• rdzeniowy;
• udarowo-linowy.

Te technologie różnią się między sobą sposobami niszczenia skały podczas budowy studni oraz metodami wydobywania gruntu z kanału budowli na powierzchnię. Do drążenia chodników z zastosowaniem różnych metod wiertniczych używa się urządzeń różnego rodzaju, co wpływa na koszt i jakość gotowej konstrukcji.

Metoda #1 – wiercenie ręczne

Do wiercenia ręcznego, wykonywanego metodą ślimakową, udarowo-linową lub kombinowaną, potrzebne będą następujące mechanizmy i materiały:

• wiertło;
• wyciągarka;
• wieża wiertnicza;
• żerdzie;
• rury osłonowe.

Jeśli studnia, którą zamierza się wybudować, będzie wystarczająco głęboka, potrzebna będzie wieża wiertnicza. Za pomocą tej konstrukcji odbywa się zanurzanie wiertła z żerdziami i jego późniejsze podnoszenie.

Jeśli natomiast studnia jest płytka, można obejść się bez wieży. W tym przypadku prace z wiertłem wykonuje się ręcznie.

Funkcję żerdzi wiertniczych mogą pełnić wąskie rury, które łączy się ze sobą za pomocą gwintu lub specjalnych klinów. Narzędzie wiertnicze w trakcie składania konstrukcji powinno być przyłączane do najniższej żerdzi.

Narzędzia wiertnicze do wiercenia ręcznego: a,b – łyżkowe wiertła; c – wiertło ślimakowe; d-e – dłuta wiertnicze; f – żełonka

Ciągłość gruntów naruszają tnące nasadki wiertła. Wykonuje się je z wytrzymałej stali o grubości trzech milimetrów. Krawędzie nasadek należy naostrzyć, biorąc pod uwagę, że wiertło będzie obracać się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i niszczyć grunty w wyniku ruchu obrotowo-postępowego.

Najpierw wybieramy miejsce wiercenia. W glebie robimy zagłębienie na około dwa szpadle. W ten sposób wykopujemy punkt orientacyjny dla wiertła. Nad wyznaczonym miejscem wejścia wiertła należy ustawić wieżę.

Wysokość wieży powinna odpowiadać długości żerdzi wiertniczej: powinna być nieco wyższa od tej długości. Tylko wtedy żerdź będzie można łatwo i prosto wyciągnąć po zakończeniu prac.

Rozpoczęcie pracy nie wyda się Panu/Pani trudne. Pierwsze zwoje świdra dość łatwo wchodzą w glebę. Z tym zadaniem poradzi sobie nawet jeden pracownik. Jednak przy dalszym zagłębianiu się w ziemię z każdym zwójem świder idzie coraz ciężej i wolniej.

Na tym etapie prac nie obejdzie się już bez pomocnika. Jeśli świder stał się trudny do podniesienia na powierzchnię, należy go obrócić w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a następnie powtórzyć próbę.

Ręczne wiercenie studni wodnych jako metoda przemysłowa było stosowane jeszcze stosunkowo niedawno. A i teraz jest możliwe w miejscach, do których trudno dostarczyć sprzęt wiertniczy.

Kiedy dalsze zagłębianie świdra napotyka znaczny opór, może pojawić się ryzyko uszkodzenia sprzętu. Dlatego należy spróbować zmiękczyć grunt, używając do tego celu wody.

Praca idzie, świder posuwa się w dół, ale nie należy zapominać, że co pół metra jego postępu trzeba opróżniać narzędzie z gruntu, a w tym celu należy podnieść je na powierzchnię. Gdy narzędzie całkowicie zagłębi się w ziemi po rękojeść, należy je przedłużyć kolejną sztangą.

Cały proces wiercenia zajmuje dużo czasu, którego większą część trzeba poświęcić na podnoszenie świdra na powierzchnię i oczyszczanie go z gruntu. Dlatego warto jak najefektywniej wykorzystywać każdy cykl, starając się wydobyć na zewnątrz jak najwięcej ziemi.

Podczas wykonywania wiercenia studni w trybie ręcznym tylko na początku można pracować samodzielnie, później koniecznie będzie Panu/Pani potrzebny pomocnik.

Jeśli warstwy, przez które przechodzi narzędzie, charakteryzują się zwiększoną sypkością, istnieje ryzyko zawalenia się szybu studni w najmniej odpowiednim momencie. Aby do tego nie doszło, należy użyć rur osłonowych, które zapobiegną osypywaniu się ścian szybu.

Ale oto stan ziemi, która wychodzi na powierzchnię, zmienił się: świder osiągnął warstwę wodonośną. Zostało już niewiele. Za warstwą wodonośną powinna znajdować się warstwa nieprzepuszczalna. Świder należy zagłębić do warstwy nieprzepuszczalnej, aby do studni napływała maksymalna ilość wody. Maksymalna głębokość osiągana metodą ręcznego wiercenia wynosi od 10 do 20 metrów. Właśnie na tej głębokości najczęściej znajduje się pierwsza warstwa wodonośna.

Najpierw na powierzchnię podnosi się brudna woda, którą wypompowuje się ręczną lub pompą zatapialną. Do przepłukania studni wystarczy wyciągnąć zaledwie kilka wiader brudu. Jeśli natomiast czysta woda nie spieszy się z zastąpieniem brudnej, należy przewiercić jeszcze metr lub dwa.

Podobnie jak każdą inną pracę, ręczne wiercenie można zmodernizować, stosując pompę hydrauliczną i wiertarkę elektryczną. Taką pracę można wykonywać nawet bez pomocników. Cały proces wiercenia można zobaczyć w tym filmie.

Metoda #2 – budżetowe wiercenie świdrem

Uważa się, że to właśnie wiercenie ślimakowe, a nie rotorowe, jest najprostszą i najbardziej finansowo dostępną opcją wykonania studni wodnej. To właśnie zastosowanie metody ślimakowej jest podstawą większości nowoczesnych małogabarytowych wiertnic.

Wiercenie ślimakowe można wykonywać za pomocą takiej mobilnej wiertnicy, która może być łatwo transportowana do miejsca eksploatacji.

Ślimak to znana wszystkim śruba Archimedesa. Ci, którzy choć raz widzieli, jak rybacy wiercą przerębel do połowu podlodowego, wiedzą, o co chodzi. W podobny sposób tworzy się płytką, do 10 metrów, studnię. W procesie nie stosuje się ani płuczki wiertniczej, ani wody, którą w innych przypadkach płucze się narzędzie.

Jeśli zwrócisz się o pomoc do wyspecjalizowanej organizacji, najprawdopodobniej będą oni używać sprzętu do wiercenia ślimakowego, który łatwo transportować i jest szeroko stosowany.

Cechą szczególną tego rodzaju prac jest to, że nie można ich wykonywać na wszystkich rodzajach gruntu. Za pomocą ślimaka nie można przebić się przez skały lite lub kurzawki, ale na suchych i miękkich gruntach osadowych metoda ta sprawdziła się doskonale. Podczas wykonywania tych prac należy zwrócić uwagę na ochronę szybu przed zanieczyszczoną wodą z powierzchni gleby.

Metoda #3 – wiercenie obrotowe (dla skał)

Jeżeli odwiert ma być wykonany w gruntach skalnych, to do jego stworzenia stosuje się metodę wiercenia obrotowego. Polega ona na użyciu specjalnej rury wiertniczej, która przypomina cienką szklankę odwróconą do góry dnem, z wiertłem stożkowym kruszącym grunt na dolnym brzegu.

Przez wnętrze rury przechodzą przewody stosowane w wierceniu. Hydrauliczny zestaw wytwarza nacisk na wiertło, które przebija sobie drogę w skale. Uzupełnieniem obciążenia jest masa kolumny rur.

Przy wierceniu obrotowym studni skałę rozbija się takim wiertłem, które może pokonać nawet solidne przeszkody na swojej drodze.

Grunty z odwiertu są wypłukiwane za pomocą płuczki wiertniczej, która jest podawana do rury jedną z dwóch możliwych metod:

• Płukanie bezpośrednie. Płuczka jest pompowana do rury za pomocą pompy, a następnie wypływa przez przestrzeń pierścieniową razem z urobkiem.
• Płukanie odwrotne. Płuczka wpływa do rury grawitacyjnie, a z przestrzeni pierścieniowej jest odsysana razem z urobkiem za pomocą pompy.

Uważa się, że płukanie odwrotne jest bardziej efektywne niż bezpośrednie: dzięki niemu uzyskuje się większą wydajność studni dzięki lepszemu odsłonięciu warstwy wodonośnej. Jednak do przeprowadzenia tej metody płukania konieczne jest zastosowanie drogiego sprzętu, co wpływa na wzrost kosztów prac. Płukanie bezpośrednie będzie tańsze niż odwrotne.

Metoda #4 – wiercenie udarowo-linowe

Jeżeli Pan chce otrzymać studnię, która posłuży Panu do 50 lat, i dysponuje Pan wystarczającym zapasem czasu, sił i nerwów, aby zrealizować zamierzone przedsięwzięcie, to proszę wybrać udarowo-linową metodę wiercenia. Pracować będzie Pan długo. Będzie Pan powoli, ale pewnie przebijać się do upragnionego celu.

Ta udarowo-linowa konstrukcja składa się z ramy, bajlera i udarowego naboju, który jest wykonany z grubościennej rury i odpowiada za sam proces wiercenia.

Podstawą procesu jest zastosowanie specjalnego sprzętu wiertniczego – bajlera. Jest to odcinek grubościennej rury o długości od 1 do 2 m z zaworem kulkowym lub płatkowym na dole. W górnej części rury wycina się “okienko” w celu wydobycia urobku, a wierzch wyposaża się w ucho do liny.

Bajler przywiązany do liny przerzuconej przez krążek, swobodnie rzuca się na dno odwiertu. Spadając, rozluźnia grunt i chwyta go za pomocą zaworu. Proces powtarza się kilka razy przed wyciągnięciem bajlera z otworu. Wyciągnięty ze studni bajler opróżnia się z urobku: odwraca się i wytrząsa go przez otwór.

Ta metoda wiercenia szybu jest uważana za bardzo pracochłonną, ale skuteczną. Ponadto nasycone wodą piaski i luźne osady można wydobyć z odwiertu tylko metodą udarowo-linową. Przy płuczkowaniu nie stosuje się płuczki wiertniczej, dzięki czemu nie można jej pomylić z wodą gruntową pojawiającą się w odwiercie.

Ze względu na dużą pracochłonność metoda ta przewyższa ceną metodę obrotową. Ponadto, jeśli celem jest przejście dalej niż pierwsza warstwa wodonośna, trzeba ponieść koszty izolacji szybu od wyżej położonych warstw wodonośnych.

W tym celu stosuje się dodatkowe rury osłonowe. Oprócz zwiększenia zużycia materiałów, rośnie również zakres prac wykonywanych przez specjalistów. Dlatego taka konstrukcja będzie kosztować niemało.

Więcej informacji na temat tego, jak wywiercić studnię ujęciową bez sprzętu, będziecie mogli Państwo uzyskać, zapoznając się z przedstawionym przez nas artykułem.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film w przystępny sposób przedstawi proces ręcznego wiercenia studni z montażem osłony i filtra w rurze osłonowej:

Każdy rodzaj studni wodnej ma swoje zalety i własne wady.

Teraz, gdy uzyskali Państwo obraz rodzaju studni, ich budowy i metod wykonania, łatwiej będzie Państwu dokonać wyboru na korzyść tej czy innej konstrukcji, biorąc pod uwagę charakterystykę Państwa działki i własne możliwości finansowe.

Jeśli mieli Państwo okazję wiercić studnię własnymi rękami, prosimy opowiedzieć nam, na ile trudny lub łatwy był proces w wykonaniu. Prosimy pisać komentarze w znajdującym się poniżej bloku. Prosimy zadawać pytania, dzielić się wrażeniami i zamieszczać zdjęcia związane z tematem artykułu.