Wiercenie studni łyżką: pełny przegląd technologii wiercenia metodą udarowo-linową

Jak zapewnić własnej działce i domowi wystarczającą ilość czystej wody? Czasami najprostszą odpowiedzią na to pytanie – wykonanie studni. Jeśli wynajęcie ekipy jest kosztowne, a umiejętności i chęć do ciężkiej pracy są dostępne, można wywiercić ją samodzielnie. Metody, za pomocą których można wydobyć wodę z wnętrza ziemi, są różne.

Wśród nich wiercenie studni łyżką zajmuje całkiem godne miejsce. Najczęściej łyżkowanie jest stosowane w połączeniu z metodą obrotową rdzeniową do wydobywania luźnych niespoistych skał: piasków, żwirowych osadów. Zdarza się, że bez użycia łyżki całkiem niemożliwe jest podniesienie z dna odwiertu zniszczonego gruntu.

Opowiemy o tym, jak wykonywane są prace wiertnicze przy użyciu łyżki. U nas dowie się Pan/Pani, jak prawidłowo wywiercić studnię wodociągową na podmiejskiej działce, używając najprostszego samodzielnie wykonanego narzędzia wiertniczego. Dzięki naszym zaleceniom, z minimalnymi kosztami urządzi Pan/Pani źródło wody.

Ogólne pojęcia o procesie wiercenia

Wiercenie łyżką to tak zwana metoda udarowo-linowa. Jako narzędzie wiertnicze używana jest łyżka – ciężki, pusty, długi i wąski pocisk, który jest zrzucany do szybu studni z wysokości kilku metrów.

Pod ciężarem łyżki warstwy gruntu ulegają zniszczeniu i trafiają do wnętrza pocisku. Łyżkę wyjmuje się, oczyszcza z gruntu, a następnie ponownie wrzuca do szybu.

Proces powtarza się w kółko, aż dotrze się do warstwy wodonośnej i ją przekroczy. Chociaż w opisie proces wydaje się prosty, może być długotrwały i pracochłonny.

Jednak wiercenie udarowo-linowe ma wiele zalet w porównaniu z innymi metodami. Na przykład, przy ręcznym wierceniu za pomocą łyżki, zazwyczaj nie podaje się wody do otworu, jak ma to często miejsce przy użyciu wiercenia ślimakowego lub obrotowego.

W rezultacie grunt w studni nie nasiąka wodą, co zmniejsza ryzyko osłabienia lub zniszczenia jej ścian. Kolejną zaletą – precyzyjne określenie warstwy wodonośnej.

Przy „mokrym” wierceniu nie zawsze łatwo zrozumieć, że długo oczekiwana woda w końcu się pojawiła. Nawet doświadczeni wiertacze czasami nie od razu rozpoznają ten moment i kontynuują wiercenie. Ponadto uważa się, że wydajność studni „suchych” jest wyższa niż „mokrych”.

Bajler jest używany przy urządzaniu odwiertów w sypkich skałach okruchowych, wypełnionych wodą. Narzędzie wyposaża się w zawór, aby wychwycić i podnieść na górę więcej urobku za jednym razem.

Wybierając między bajlerem a świdrem, niektórzy majstrowie kierują się następującymi względami. Świdry z płuczką, które produkuje współczesny przemysł, mają ograniczenia co do głębokości wiercenia.

A moc takich urządzeń wynosi 12 kW. Znalezienie motoreduktora o takiej mocy w warunkach domowych jest trudne.

Ale reduktor o mocy zaledwie 2,2 kW podnosi ładunek o wadze około jednej tony. Nawet bardzo ciężki bajler taki mechanizm podniesie bez trudu. Pozostaje tylko rzucić bajler w dół, aby uzyskać wystarczająco silny udar, zdolny niszczyć dość zwięzłe skały. W ten sposób, przy mniejszym zużyciu energii, uzyskuje się bardziej efektywne działanie.

Ponadto złożenie bajlera z dostępnych materiałów będzie prostsze i szybsze niż świdra, którego konstrukcja jest wyraźnie bardziej skomplikowana. Znane są przypadki, gdy przy pomocy domowego bajlera, trójnogu i silnika udało się przebić odwiert o głębokości ponad 40 metrów, choć wykonanie tej pracy zajęło kilka miesięcy.

Co należy wziąć pod uwagę podczas pracy?

Na początek nie zaszkodzi przewidzieć możliwe problemy. Oczywiście każdy odwiert ma indywidualne cechy.

Wiercenie w odległości zaledwie kilkudziesięciu metrów może przebiegać według różnego scenariusza. Ale znajomość przybliżonego składu gruntu i warstw, które obejmuje, pozwoli sporządzić wstępny plan, zaopatrzyć się w niezbędne narzędzia itp.

Im cięższa i bardziej lepka substancja musi być wydobyta na powierzchnię, tym trudniej będzie pracować bajlerem. Najłatwiej poradzić sobie z suchym piaskiem. Natomiast na pływających gruntach praca może trwać w nieskończoność, przy czym odwiert prawie się nie pogłębia. Niektórzy majstrowie zalecają w takim przypadku wykonywanie wiercenia z jednoczesnym płukaniem, zanurzając rurę okładzinową jak najszybciej przed bajlerem.

Praktycznie niemożliwe jest pokonanie za pomocą bajlera warstw ciężkiej gliny. Na gruntach tego typu wiercenie efektywniej jest wykonywać innymi metodami.

Aby wybrać warstwę gliny, używa się cylindra wiertniczego: wąskiego, długiego narzędzia z ostrą dolną krawędzią i bez zaworu. Wrzuca się go również do szybu z wysokości kilku metrów. Następnie cylinder wyjmuje się i czyści przez wąski pionowy otwór wykonany w jego boku. Czasami taki otwór wykonuje się również w łyżce wiertniczej.

Do wiercenia szczególnie lepkich warstw gruntu metodą udarowo-linową używa się cylindra wiertniczego – długiej rury z ostrą dolną krawędzią i wąskim otworem wykonanym wzdłuż cylindra.

Taka praca w glinie postępuje ciężko i wolno. Warto ocenić nakłady pracy i czasu, być może warto preferować wiercenie świdrowe nad metodą udarową. Aby ocenić skład gruntu, na którym będzie wykonywane wiercenie, są dwa sposoby. Tani – zapytać sąsiadów, którzy już mają studnię, i drogi – zamówić prace wiertnicze u specjalistów.

Zazwyczaj do studni wybiera się miejsce, gdzie teren się obniża, uważa się, że tak będzie bliżej warstwy wodonośnej. Niektórym majsterkowiczom za pomocą łyżki wiertniczej udało się wywiercić całkiem przyzwoitą studnię prosto w piwnicy swojego domu, ponieważ wiertnica lub trójnóg do łyżki wiertniczej jest stosunkowo kompaktową konstrukcją.

Należy pamiętać, że podobne prace można prowadzić tylko w odpowiednio przestronnej piwnicy z wysokim sufitem. W tej przestrzeni trzeba nie tylko umieścić urządzenie wiertnicze, ale także wykonać przedłużenie rury osłonowej.

Jeśli podłoga i sufit są jeszcze nieobecne, wyciągarkę można zamocować na krokwiach. Ponadto należy liczyć się z dużą ilością brudnej wody, która będzie wpływać ze studni podczas wiercenia i może zalać wszystko wokół. Wiercenie rozsądniej jest przeprowadzić w porze suchej.

Wiercenie łyżką wiertniczą – praca dość brudna, trzeba przewidzieć miejsce, do którego zostanie wysypany wydobyty z urządzenia zużyty grunt.

Najczęściej robi się to latem. Prace wiertnicze są całkiem skuteczne również w okresie zimowym, choć pokonanie warstwy zamarzniętego gruntu może nie być łatwe. Wiosną podczas powodzi nie zaleca się wiercenia studni. Wilgotny grunt jest trudniejszy do wydobycia, a także trudniej będzie określić moment pojawienia się wody w studni. Jesienią prace przypadają zwykle na listopad.

Narzędzia i stosowane materiały

Na początek potrzebna będzie właściwa łyżka wiertnicza, a także urządzenie, do którego trzeba ją zawiesić. Łyżka wiertnicza to dość ciężkie narzędzie.

Przy silnej chęci można oczywiście wyciągnąć wypełnione urządzenie z szybu ręcznie, ale będzie to wymagało dużo siły i czasu. Aby ułatwić pracę, nad miejscem wiercenia instaluje się wieżę w formie trójnoga.

Do zawieszenia łyżki nad otworem roboczym używa się specjalnego trójnogu. Zwykle wykonuje się go z metalu, ale odpowiednie będą również drewniane belki.

Może być wykonana z metalu lub z drewna. Na górze mocuje się bloczek, przez który przeciąga się metalową linę. Na tej linie zawieszona jest łyżka. Dzięki temu do jej wyciągnięcia potrzeba mniej wysiłku.

Podnoszenie wykonuje się za pomocą motoreduktora ze sprzęgłem, na wał którego nawijana jest lina. Aby po uderzeniu łyżki bęben nie rozkręcał się bezwładnie, można zainstalować specjalne urządzenie hamujące.

Przy zastosowaniu komercyjnym użycie hamulca jest w pełni uzasadnione, ale do własnych potrzeb można się bez niego obejść. Za pomocą sprzęgła można regulować siłę przekazywaną na urządzenie, uwzględniając przy tym moment uderzenia. W trakcie pracy urządzenia umiejętność określania tego momentu szybko przychodzi z doświadczeniem.

W dolnej części łyżki przyspawa się lub przykręca trzewik z wbudowanym w niego zaworem płatkowym. Zawór nie pozwala na wysypywanie się gruntu z narzędzia podczas wyciągania go w celu oczyszczenia.

Zarówno urządzenie, łyżkę, jak i cylinder można wykonać samodzielnie lub nabyć w sklepach budowlanych. O tym, jak wykonać narzędzie wiertnicze do wiercenia ręcznego, szczegółowo napisano w tym artykule.

Do wykonania łyżki potrzebny będzie odcinek metalowej rury o długości kilku metrów. Zewnętrzna średnica takiej rury powinna być mniejsza od wewnętrznej średnicy rury osłonowej o około 20 mm. Na przykład, jeśli używana jest stalowa rura osłonowa o średnicy 133 mm, to do łyżki odpowiednia będzie rura o średnicy 108 mm.

Grubość ścianek rury do łyżki może osiągać 10 mm. Przy tym należy skorelować wymiary i wagę urządzenia. Powinno być ono wystarczająco ciężkie, aby przy uderzeniu w grunt skutecznie go spulchniać i wychwytywać.

Należy jednak pamiętać, że do wyciągnięcia wypełnionej łyżki musi wystarczyć mocy reduktora. Za wystarczającą uważa się wagę 30-40 kg. Gdy rura jest już wybrana, należy na dole przyspawać lub przykręcić trzewik z zaworem płatkowym.

Na górze przyspawa się siatkę ochronną i rączkę, do której należy przymocować metalową linę. Dolną część można zaostrzyć do wewnątrz, aby poprawić spulchnianie gruntu. Zamiast ostrzenia krawędzi można na dole przyspawać zaostrzone pręty lub ostre kawałki metalu.

W podobny sposób z kawałka rury wykonuje się cylinder do wiercenia studni w glinach. Tylko w tym przypadku zawór nie jest potrzebny, a na długości rury wykonuje się pionowe otwory, aby można było oczyścić cylinder z lepkiego gruntu.

Oprócz zestawu wiertniczego i bajlera, potrzebny będzie szereg materiałów i przyrządów:

• rury osłonowe w odpowiedniej ilości;
• opaski, aby zamocować rury podczas spawania lub lutowania;
• świder ogrodowy;
• miejsce do zbierania zużytego gruntu;
• pojemnik lub miejsce do spuszczania zanieczyszczonej wody;
• spawarka lub lutownica do rur PVC.

W formowaniu pnia studni można używać zarówno metalowych, jak i plastikowych rur osłonowych. Dolna część pierwszej plastikowej rury powinna być wyposażona w specjalny but, który ułatwia proces opuszczania rury do szybu studni. Plastikowe rury łączy się za pomocą przeznaczonej do tego celu lutownicy.

Opanowanie pracy z tym narzędziem nie jest trudne, ale przed rozpoczęciem prac lepiej wziąć kilka lekcji u bardziej doświadczonych mistrzów lub poćwiczyć na odcinkach niepotrzebnych rur. Praca z metalowymi rurami jest nieco łatwiejsza, ponieważ są one mocniejsze niż plastikowe konstrukcje.

Nierzadko taką rurę po prostu wbija się w szyb, aby opuścić ją na odpowiednią głębokość. Do spawania metalowych rur używa się spawarki; jeśli nie ma umiejętności pracy z takim sprzętem, trzeba je opanować. Najczęściej do studni używa się rur z połączeniem gwintowanym, ale spawanie uważane jest za bardziej niezawodne.

Opis technologii wiercenia

Jeśli wszystkie materiały i narzędzia są przygotowane, można przystąpić do prac. Nad wybranym miejscem na studnię ustawia się trójnóg. Na blok wprowadza się metalową linę bajlera i nawija ją na wał reduktora. W gruncie pod bajlerem za pomocą świdra ogrodowego wykonuje się otwór o takiej średnicy, aby bajler mógł przez niego przejść.

Można rozpocząć wiercenie. Podniesioną nad otworem łyżkę wiertniczą po prostu rzuca się w dół. Uderzenie rozluźnia grunt, zawór otwiera się, a wnętrze łyżki wiertniczej wypełnia się gruntem.

Zwykle wykonuje się nie jeden, a trzy lub cztery uderzenia, aby łyżka wiertnicza maksymalnie wypełniła się gruntem. Następnie podnosi się ją z szybu na górę, otwiera zawór i wysypuje z urządzenia przechwycony grunt.

Opróżnioną łyżkę wiertniczą ponownie wrzuca się do szybu kilka razy itd. Stopniowo szyb staje się głębszy. Aby chronić jego ściany przed zawaleniem, należy opuścić do środka pierwszą rurę osłonową.

Za pomocą łyżki wiertniczej można przewiercić studnię nawet w piwnicy, zwłaszcza jeśli podłoga i sufit nie są jeszcze ułożone. Zamiast trójnogu jako podpory dla urządzenia używa się krokwi, na których mocuje się blok do liny łyżki wiertniczej.

Rurę utrzymuje się za pomocą specjalnych uchwytów, aby nie opuściła się zbyt głęboko. W razie potrzeby długość rury osłonowej zwiększa się, spawając, przykręcając lub lutując rury do siebie.

Uważa się, że płytką studnię można najpierw przewiercić, a następnie zamontować rury, ale o wiele rozsądniej jest montować rury od razu. To dokładnie ochroni ściany studni przed zawaleniem.

Bardzo ważne jest prawidłowe zamontowanie w szybie pierwszej rury osłonowej. Jej położenie ustawia się według poziomicy i dokładnie mocuje. Położenie pozostałych rur ustawia się według pierwszej rury. Jeśli od samego początku rura zostanie ustawiona z przechyleniem, może to utrudnić wiercenie, montaż pompy filtra, konserwację studni itp.

Górna warstwa gruntu gliniastego jest zwykle bardzo gęsta ze względu na dużą ilość wtrąceń gliniastych. Przebija się ją za pomocą pobieraka (cylindra), którego budowę opisano powyżej. Działa się tak samo jak z łyżką wiertniczą: wrzuca się go do szybu, wyjmuje, czyści itd. Po przejściu tego trudnego odcinka można ponownie użyć łyżki wiertniczej.

Aby łączenie rur osłonowych było wygodniejsze, górną i dolną krawędź rury, którą dołącza się do już zagłębionej kolumny, mocuje się specjalnymi uchwytami z metalu lub drewna.

Trudności mogą pojawić się również podczas przechodzenia przez kurzawkę, jeśli podczas wiercenia przewód przejdzie przez tę bogatą w wodę warstwę. Niektórzy mistrzowie uważają, że dla przyspieszenia pracy warto podać do osłony wodę i wybierać płynny grunt.

Zazwyczaj wiercenie łyżką wykonuje się „na sucho”. Pozwala to dość dokładnie określić pojawienie się wody w studni, co świadczy o osiągnięciu warstwy wodonośnej.

Zaprzestanie wiercenia, gdy tylko w szybie pojawi się woda, to częsty błąd początkujących wiertaczy. Zaleca się kontynuowanie wiercenia i zagłębienie się w następną warstwę gruntu o około pół metra. W ten sposób zapewniony zostanie maksymalny wydatek studni. Następnie pozostaje przepompować studnię, opuścić do niej pompę, zamontować głowicę itd.

Wybór: z filtrem czy bez?

Aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń do studni, wewnątrz przewodu instaluje się drugą rurę z filtrem studziennym. Wykonuje się go z długiego odcinka rury, której średnica powinna być mniejsza niż średnica rury osłonowej. Górną część rury wykorzystuje się na dławnicę, a w środkowej części wykonuje się wiele otworów.

Na odcinku rury, z której wykonuje się filtr studzienny, należy wywiercić szereg częstych i dość dużych otworów. Taka perforacja zapewni szybki dopływ przefiltrowanej wody do studni.

Perforowany odcinek zakrywa się siatką o splocie gaza, ale w ostateczności wystarczy zwykła drobnooczkowa siatka, na przykład o parametrach 0,2 × 0,13. Siatkę można zamocować drutem.

Dolna część filtra stanowi osadnik, tam perforacja nie jest potrzebna. Jeśli do studni wykonanej metodą świdrową można opuścić filtr za pomocą połączonych ze sobą żerdzi, to przy wykonywaniu wiercenia udarowo-linowego filtr dostarcza się za pomocą stalowej liny.

Perforowany filtr studzienny należy przykryć metalową siatką o splocie gaza i zamocować drutem ze stali nierdzewnej. Zamiast siatki o splocie gaza można wziąć zwykłą, odpowiednio drobną siatkę.

Nie pozwala to na mocne dociśnięcie filtra w celu zapewnienia szczelności konstrukcji przy połączeniu z dławnicą. W takim przypadku można skutecznie zastosować PSUL – wstępnie ściśniętą taśmę uszczelniającą. Materiał ten jest szeroko stosowany przy montażu okien PCW.

Taką taśmę należy nawinąć na krawędź filtra i natychmiast opuścić do szybu, ponieważ PSUL dość szybko się rozszerza. Jeśli filtr zostanie opuszczony natychmiast po nawinięciu taśmy, rozszerzy się on na dole i zapewni niezawodne uszczelnienie filtra. Gdy filtr zostanie opuszczony, rurę osłonową ostrożnie podnosi się do góry.

PSUŁ – wstępnie skompresowana samorozprężna taśma uszczelniająca używana przy montażu okien PCV, ale nadaje się do tworzenia uszczelki filtra studziennego. Należy nawinąć PSUŁ około 30 cm w górnej części filtra i natychmiast opuścić go do studni

Przy tym większa część filtra powinna znaleźć się poniżej poziomu krawędzi rury osłonowej. Do podnoszenia rury można użyć dwóch podnośników pięciotonowych. Wyjętą na powierzchnię część rury odcina się lub odkręca. Aby zacisk nie ślizgał się, do wystającego kawałka rury przyspawa się kawałki zbrojenia.

Wiercenie udarowo-linowe umożliwia wykonanie studni bezfiltrowej. Aby ją w ten sposób urządzić, należy opuścić rurę osłonową poniżej warstwy wodonośnej około 0,5 metra. Przy „mokrym” wierceniu ślimakowym lub rdzeniowym trudno jest wydobyć ze studni rdzeń. Łyżka łatwo wydobywa luźne, nasycone wodą skały okruchowe.

Schemat urządzenia studni bezfiltrowej: 1 – studnia; 2 – poziom wodonośny; 3 – lej wodoprzyjęciowy; 4 – strop; 5 – kolumna osłonowa; 6 – piasek; 7 – wnęka utworzona w procesie wypompowywania piasku metodą air-lift

Po tym, jak rura osłonowa jest solidnie zamontowana, do studni opuszcza się dwa węże. Jednym z nich podawany jest do studni strumień wody, a drugim za pomocą kompresora wtłacza się powietrze. W ten sposób powstaje tzw. air-lift, a strumień wody zapobiega tworzeniu się korka piaskowego.

W rezultacie rurą osłonową popłynie mieszanina wody, piasku i powietrza, którą należy spuścić do oddzielnego pojemnika. Gdy mieszanina się ustoi, należy zmierzyć objętość wypłukanego ze studni piasku. Według podręczników każdy metr sześcienny takiego piasku odpowiada około 4,5 metra sześciennego wydajności.

Z metodą wiercenia rdzeniowego i ślimakowego studni wodociągowej zapozna inny artykuł, z którym polecamy się zapoznać.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Demonstracja wiercenia studni łyżką:

Wideo #2. Połączenie wiercenia ślimakowego w twardym gruncie i użycia łyżki, aby przejść przez drobny nasycony wodą piasek:

Wideo #3. Ciekawy wariant urządzenia łyżki i cylindra wiertniczego:

Wiercenie udarowo-linowe ma wiele zalet w porównaniu z bardziej rozpowszechnioną metodą ślimakową. Łyżka i inne przyrządy są łatwe do wykonania z dostępnych materiałów. Proces wiercenia jest również prosty, zwłaszcza jeśli potencjalne problemy zostaną przewidziane na samym początku.

Czy mają Państwo osobiste doświadczenie w ręcznym wierceniu? Pojawiły się pytania w trakcie zapoznawania się z przedstawionym przez nas materiałem? Chcą Państwo podzielić się znanymi tylko Państwu niuansami? Proszę pisać komentarze w bloku poniżej, zadawać pytania, zamieszczać zdjęcia na temat.