Vrtání studny beranidlem: úplný přehled technologie vrtání úderně-lanovou metodou

Jak zajistit vlastní pozemek a dům dostatečným množstvím čisté vody? Někdy je nejjednodušší odpovědí na tuto otázku – zřízení studny. Pokud je najmutí týmu drahé a máte dovednosti a chuť tvrdě pracovat, můžete ji vyvrtat i sami. Metody, kterými lze získat vodu z nitra matky země, jsou různé.

Mezi nimi má vrtání studny beranidlem zcela důstojné místo. Nejčastěji se beranění používá v kombinaci s rotační jádrovou metodou k vytěžení sypkých nesoudržných hornin: písků, štěrkových nánosů. Někdy není bez použití beranidla vůbec možné zvednout z čelby narušenou půdu.

Povíme vám o tom, jak se provádějí vrtací práce s použitím beranidla. U nás se dozvíte, jak správně vyvrtat studnu na odběr vody na venkovském pozemku s použitím nejjednoduššího doma vyrobeného vrtacího nástroje. S ohledem na naše doporučení si s minimálními náklady zařídíte zdroj vody.

Obecné pojmy o procesu vrtání

Vrtání beranidlem představuje takzvanou úderně-lanovou metodu vrtání. Jako vrtací nástroj se používá beranidlo – těžký, dutý, dlouhý a úzký projektil, který se pouští do šachty studny z výšky několika metrů.

Pod tíhou beranidla se vrstvy půdy rozruší a dostanou se do dutiny projektilu. Beranidlo se vyjme, očistí od půdy a poté se znovu vrhne do šachty.

Proces se opakuje znovu a znovu, dokud se nedosáhne vodonosné vrstvy a neprojde se jí. I když se při popisu proces zdá jednoduchý, může být dlouhý a pracný.

Avšak úderně-lanové vrtání má mnoho výhod oproti jiným metodám. Například při ručním vrtání pomocí beranidla se obvykle do vrtu nepřivádí voda, jak se to často dělá při použití šnekového nebo rotačního vrtání.

V důsledku toho půda ve studně nenavlhne, což snižuje riziko oslabení nebo zničení jejích stěn. Další plus – přesné určení vodonosné vrstvy.

Při „mokrém“ vrtání není vždy snadné pochopit, že se konečně objevila dlouho očekávaná voda. Dokonce i zkušení vrtáci někdy tento okamžik hned nepoznají a pokračují ve vrtání. Kromě toho se má za to, že vydatnost „suchých“ studní je vyšší než u „mokrých“.

Želonka se používá při budování studní v sypkých úlomkových horninách naplněných vodou. Nástroj je vybaven ventilem, aby zachytil a vynesl na povrch více horniny najednou.

Při výběru mezi želonkou a šnekem se někteří mistři řídí následujícími úvahami. Šneková zařízení s proplachem, která vyrábí moderní průmysl, mají omezení v hloubce vrtání.

A výkon těchto zařízení činí 12 kW. Najít motor-reduktor, který poskytuje takový výkon v domácích podmínkách, je obtížné.

Ale reduktor o výkonu pouze 2,2 kW zvedne břemeno o hmotnosti přibližně jedné tuny. Dokonce i velmi těžkou želonku takový mechanismus zvedne bez námahy. Zbývá jen želonku shodit dolů, aby se dosáhlo dostatečně silného úderu schopného rozbíjet poměrně husté horniny. Tímto způsobem je při menší spotřebě energie dosaženo účinnějšího působení.

Kromě toho bude sestavení želonky z improvizovaných prostředků jednodušší a rychlejší než šneku, jehož konstrukce je znatelně složitější. Jsou známy případy, kdy se pomocí domácí želonky, trojnožky a motoru podařilo probít studnu o hloubce více než 40 metrů, ačkoli tato práce trvala několik měsíců.

Co je třeba zvážit při práci?

Pro začátek neuškodí předvídat možné problémy. Samozřejmě, každá studna má individuální vlastnosti.

Vrtání na vzdálenost pouhých několika desítek metrů může probíhat podle různých scénářů. Ale znalost přibližného složení půdy a vrstev, které zahrnuje, umožní sestavit předběžný plán, zásobit se potřebnými nástroji atd.

Čím těžší a viskóznější látku je třeba vynést na povrch, tím obtížnější bude práce s želonkou. Nejsnadněji se pracuje se suchým pískem. Ale u pohyblivých písků může práce trvat nekonečně dlouho, přičemž studna se téměř neprohlubuje. Někteří mistři v tomto případě doporučují provádět vrtání se současným proplachem, ponořovat pažnicovou trubku co nejrychleji před želonku.

Prakticky není možné překonat pomocí želonky vrstvy těžké hlíny. V půdách tohoto typu je vrtání účinnější provádět jinými způsoby.

Pro výběr vrstvy hlíny se používá sklenice: úzký dlouhý nástroj s ostrým spodním okrajem a bez ventilu. Ta se také hází do šachty z výšky několika metrů. Poté se sklenice vyjme a čistí se přes úzký svislý otvor vytvořený v jejím boku. Někdy se takový otvor dělá i v bajleru.

Pro vrtání zvláště viskózních vrstev půdy perkusně-lanovou metodou se používá sklenice – dlouhá trubka s ostrým spodním okrajem a úzkým otvorem vytvořeným podél sklenice.

Taková práce na hlíně postupuje těžce a pomalu. Stojí za to zhodnotit náklady na práci a čas, možná má smysl upřednostnit šnekové vrtání před perkusní metodou. K posouzení složení půdy, na které bude vrtání prováděno, existují dva způsoby. Levný – zeptat se sousedů, kteří již mají studnu, a drahý – objednat vrtací práce u specialistů.

Obvykle se pro studnu vybírá místo, kde terén klesá, má se za to, že tak bude blíže k vodonosné vrstvě. Některým kutilům se pomocí bajleru podařilo vyvrtat docela slušnou studnu přímo ve sklepě svého domu, protože stroj nebo stativ pro bajler – je poměrně kompaktní konstrukce.

Je třeba mít na paměti, že podobné práce lze provádět pouze v dostatečně prostorném sklepě s vysokým stropem. V tomto prostoru je třeba nejen umístit vrtnou soupravu, ale také provádět prodlužování pažnicové trubky.

Pokud podlaha a strop zatím chybí, lze naviják upevnit na krokve. Kromě toho je třeba počítat s velkým množstvím špinavé vody, která bude ze studny během vrtání přitékat a může vše kolem zalít. Vrtání je rozumnější provádět v suchém období roku.

Vrtání bajlerem – práce poměrně špinavá, je třeba zajistit místo, do kterého bude vysypána vytěžená zemina z zařízení.

Nejčastěji se to dělá v létě. Docela účinné jsou vrtací práce i v zimním období, i když překonat vrstvu zmrzlé půdy nemusí být snadné. Na jaře během povodní se vrtání studní nedoporučuje. Mokrou půdu vyjímat je obtížnější a také určit okamžik výskytu vody ve studni bude těžší. Na podzim práce obvykle připadají na listopad.

Nástroje a používané materiály

Pro začátek bude potřeba samotný bajler a také zařízení, na které je třeba jej zavěsit. Bajler pro vrtání – poměrně těžký projektil.

Při silné vůli lze samozřejmě naplněné zařízení vytáhnout z šachty ručně, ale bude to vyžadovat mnoho sil a času. Pro usnadnění práce se nad místem vrtání instaluje věž ve tvaru stativu.

Pro zavěšení želunky nad pracovním otvorem se používá speciální trojnožka. Obvykle je vyrobena z kovu, ale postačí i dřevěné trámy.

Může být vyrobena z kovu nebo ze dřeva. Nahoře se upevní kladka, kterou se provlékne kovové lano. Na tomto laně se zavěsí želunka. Tím se pro její vytažení spotřebuje méně úsilí.

Zdvih se provádí pomocí motoru s převodovkou a spojkou, na jehož hřídel se navíjí lano. Aby se buben po dopadu želunky neotáčel setrvačností, lze nainstalovat speciální brzdové zařízení.

Při komerčním použití je použití brzdy zcela oprávněné, ale pro vlastní potřebu se bez něj lze obejít. Pomocí spojky lze regulovat sílu působící na zařízení, přičemž je třeba zohlednit okamžik dopadu. Během provozu zařízení přichází schopnost určit tento okamžik rychle se zkušenostmi.

Ve spodní části želunky se přivařuje nebo přišroubuje botka se zabudovaným lamelovým ventilem. Ventil zabraňuje vysypání zeminy z nářadí, když se vytahuje nahoru k vyčištění.

Jak zařízení, tak želunku a vrtací sklenici lze vyrobit svépomocí nebo zakoupit v železářství. O tom, jak vyrobit vrtací nástroj pro ruční vrtání, se podrobně píše v tomto článku.

K výrobě želunky bude potřeba kus kovové trubky o délce několika metrů. Vnější průměr takové trubky by měl být přibližně o 20 mm menší než vnitřní průměr pažnicové trubky. Například, pokud se používá ocelová pažnicová trubka o průměru 133 mm, pro želunku se dobře hodí trubka o průměru 108 mm.

Tloušťka stěn trubky pro želunku může dosahovat 10 mm. Přitom je třeba sladit rozměry a hmotnost zařízení. Měla by být dostatečně těžká, aby při úderu do zeminy účinně kypřila a nabírala ji.

Je však třeba pamatovat na to, že pro vytažení naplněné želunky musí stačit výkon převodovky. Za zcela dostačující se považuje hmotnost 30–40 kg. Po výběru trubky je nutné dole přivařit nebo přišroubovat botku s lamelovým ventilem.

Nahoře se přivaří ochranná mřížka a rukojeť, ke které se připevní kovové lano. Spodní část lze zbrousit dovnitř, aby se zlepšilo kypření zeminy. Místo broušení hrany lze dole přivařit ostré tyče nebo ostré kusy kovu.

Přibližně stejným způsobem se z kusu trubky vyrobí nádoba pro vrtání studny v jílovitých půdách. Jen v tomto případě není ventil potřeba a po délce trubky se dělají svislé otvory, aby bylo možné nádobu vyčistit od lepkavé zeminy.

Kromě instalace a baileru bude potřeba několik materiálů a nástrojů:

• pažnice v potřebném množství;
• svorky k upevnění trubek během svařování nebo pájení;
• zahradní vrták;
• místo pro sběr vytěžené zeminy;
• nádoba nebo místo pro odtok znečištěné vody;
• svářecí aparát nebo páječka pro PVC trubky.

Při formování vrtu studny lze použít jak kovové, tak plastové pažnice. Spodní část první plastové trubky musí být opatřena speciální botkou, která usnadňuje proces spouštění trubky do šachty studny. Plastové trubky se pájí pomocí páječky určené k tomuto účelu.

Osvojit si práci s tímto nástrojem není obtížné, ale před zahájením prací je vhodné absolvovat několik lekcí u zkušenějších mistrů nebo si zacvičit na kusech nepotřebných trubek. S kovovými trubkami se pracuje o něco snadněji, protože jsou pevnější než plastové konstrukce.

Často se taková trubka jednoduše zatluče do šachty, aby se spustila do potřebné hloubky. Pro svařování kovových trubek se používá svářecí aparát; pokud nemáte dovednosti pro práci s tímto zařízením, bude nutné si je osvojit. Nejčastěji se pro studny používají trubky se závitovým spojením, ale svařování je považováno za spolehlivější.

Popis technologie vrtání

Pokud jsou všechny materiály a nástroje připraveny, můžete přistoupit k pracím. Nad vybraným místem pro studnu se postaví trojnožka. Na kladku se zavede kovové lano baileru a navine se na hřídel reduktoru. V zemině pod bailerem se pomocí zahradního vrtáku udělá otvor takového průměru, aby jím bailer prošel.

Lze začít vrtání. Žlabu zvednutou nad otvor jednoduše hodí dolů. Úder uvolní zeminu, ventil se otevře a dutina žlaby se naplní zeminou.

Obvykle se provede ne jeden, ale tři až čtyři údery, aby se žlaba maximálně naplnila zeminou. Poté ji zvednou ze šachty nahoru, otevřou ventil a vysypou ze zařízení zachycenou zeminu.

Vyprázdněnou žlabu znovu shazují do šachty několikrát atd. Postupně se šachta stává hlubší. Aby se chránily její stěny před zřícením, je třeba dovnitř spustit první pažnici.

Pomocí žlaby lze studnu vyvrtat i ve sklepě, zejména pokud podlaha a strop ještě nejsou položeny. Místo trojnožky se jako podpěra pro zařízení používají krokve, na kterých se upevní kladka pro lano žlaby.

Trubku drží pomocí speciálních svorek, aby neklesla příliš hluboko. Podle potřeby se délka pažnice prodlužuje přivařováním, přišroubováním nebo připájením trubek k sobě.

Má se za to, že mělkou studnu lze nejprve vyvrtat a poté instalovat trubky, ale mnohem rozumnější je instalovat trubky hned. To přesně ochrání stěny studny před zřícením.

Je velmi důležité správně nainstalovat do šachty první pažnici. Její poloha se nastaví podle vodováhy a pečlivě se zafixuje. Poloha ostatních trubek se nastaví podle první trubky. Pokud bude trubka od samého začátku umístěna s křivostí, může to ztížit vrtání, instalaci čerpadla a filtru, údržbu studny atd.

Vrchní vrstva hlinité půdy je obvykle velmi hustá kvůli velkému množství jílovitých příměsí. Prochází se pomocí sklenice, jejíž zařízení je popsáno výše. Postupuje se stejně jako s žlabou: hodí se do šachty, vyjme se, vyčistí se atd. Po projití této obtížné části lze znovu použít žlabu.

Aby bylo spojování pažnic pohodlnější, horní a dolní okraj trubky, která se připojuje k již prohloubené koloně, se upevní speciálními svorkami z kovu nebo dřeva.

Potíže mohou nastat také při průchodu plovoucí vrstvou, pokud při vrtání jde vrt touto vodou bohatou vrstvou. Někteří mistři se domnívají, že pro urychlení práce má smysl přivádět do pažnice vodu a vybírat tekutou zeminu.

Obvykle se vrtání pomocí želónky provádí „nasucho“. To umožňuje poměrně přesně určit výskyt vody ve vrtu, což signalizuje, že bylo dosaženo zvodnělé vrstvy.

Zastavení vrtání, jakmile se v šachtě objeví voda, je častou chybou začínajících vrtařů. Doporučuje se pokračovat ve vrtání a prohloubit se do další vrstvy zeminy asi o půl metru. Tím bude zajištěn maximální vydatnost vrtu. Poté zbývá vrt pročistit, spustit do něj čerpadlo, upravit hlavici atd.

Výběr: s filtrem nebo bez?

Aby se zabránilo vniknutí nečistot do vrtu, do vrtacího kmene se instaluje druhá trubka s vrtním filtrem. Vyrábí se z dlouhého kusu trubky, jejíž průměr musí být menší než průměr pažnice. Horní část trubky se používá pro ucpávku, zatímco ve střední části je vytvořeno mnoho otvorů.

Na kusu trubky, ze které se vyrábí filtr pro vrt, je třeba vytvořit řadu častých a dostatečně velkých otvorů. Tato perforace zajistí rychlý přístup filtrované vody do vrtu.

Perforovaná část se zakryje síťovinou z galonového tkaní, ale v krajním případě poslouží i běžná jemnozrnná síťka, například s parametry 0,2 x 0,13. Síťku lze upevnit drátem.

Spodní část filtru představuje usazovací nádrž, tam perforace není potřeba. Pokud do vrtu provedeného šnekovým způsobem lze spustit filtr pomocí vzájemně spojených tyčí, pak při provádění úderného lanového vrtání se filtr dopravuje pomocí kovového lana.

Perforovaný filtr pro vrt by měl být zakryt kovovou síťovinou z galonového tkaní a upevněn drátem z nerezové oceli. Místo síťoviny z galonového tkaní lze použít běžnou, dostatečně jemnou síťku.

To neumožňuje přitlačit filtr silou, aby byla zajištěna těsnost konstrukce při spojení s ucpávkou. V takovém případě lze účinně použít PSUL – předem stlačenou těsnicí pásku. Tento materiál je široce používán při montáži PVC oken.

Takovou pásku je třeba namotat na okraj filtru a ihned spustit do šachty, protože PSUL se poměrně rychle roztahuje. Pokud je filtr spuštěn ihned po namotání pásky, roztáhne se dole a zajistí spolehlivé utěsnění filtru. Poté, co je filtr spuštěn dolů, se pažnice opatrně vytahuje nahoru.

PSÚL – předem stlačená samorozpínací těsnicí páska se používá při montáži PVC oken, ale je vhodná i pro vytvoření těsnění vrtného filtru. Je třeba navinout PSÚL asi na 30 cm v horní části filtru a ihned jej spustit do studny

Při tom by měla většina filtru být pod úrovní okraje pažnicové trubky. Ke zvednutí trubky lze použít dva pětitunové zvedáky. Část trubky vytaženou na povrch se odřízne nebo odšroubuje. Aby spona neklouzala, na vyčnívající kus trubky se přivaří kusy výztuže.

Nárazově lanový způsob vrtání umožňuje vytvořit bezfiltrovou studnu. Aby se takto zařídila, je nutné spustit pažnicovou trubku pod hladinu vodonosné vrstvy asi o 0,5 metru. Při „mokrém“ šnekovém nebo jádrovém vrtání je obtížné ze studny vytáhnout jádro. Žlábek snadno vytahuje sypké, vodou nasycené úlomkovité horniny.

Schéma zařízení bezfiltrové studny: 1 – studna; 2 – vodonosný horizont; 3 – vodní jímací trychtýř; 4 – střecha; 5 – pažnicová kolona; 6 – písek; 7 – dutina vytvořená v procesu odčerpávání písku airliftem

Poté, co je pažnicová trubka pevně usazena, se do studny spustí dvě hadice. Jednou z nich je do studny přiváděn proud vody a druhou je pomocí kompresoru vháněn vzduch. Tak vzniká tzv. airlift a proud vody zabraňuje tvorbě pískové zátky.

V důsledku toho bude pažnicovou trubkou proudit směs vody, písku a vzduchu, kterou je třeba vylít do samostatné nádoby. Když se směs usadí, je třeba změřit objem písku vyplaveného ze studny. Podle příruček každý kubický metr takového písku odpovídá přibližně 4,5 kubíkům vydatnosti.

S jádrovým a šnekovým způsobem vrtání vodní studny se seznámíte v jiném článku, který doporučujeme prostudovat.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Názorná ukázka vrtání studny žlábkem:

Video #2. Kombinace šnekového vrtání v tvrdé půdě a použití žlábku k prolomení jemného vodou nasyceného písku:

Video #3. Zajímavá varianta zařízení žlábku a sklenice pro vrtání:

Nárazově lanový způsob vrtání má mnoho výhod oproti rozšířenějšímu šnekovému způsobu. Žlábek a další pomůcky lze snadno vyrobit z dostupných materiálů. Samotný proces vrtání je také jednoduchý, zvláště pokud jsou případné problémy předvídány hned na začátku.

Máte osobní zkušenosti s ručním vrtáním? Vznikly vám během seznamování s námi předloženým materiálem dotazy, chcete se podělit o známé nuance? Napište prosím komentáře do bloku níže, ptejte se, přidávejte fotky k tématu.