Jak si vyvrtat studnu vlastníma rukama: způsoby levného svépomocného vrtání

Rozhodli jste se vybudovat studnu na vlastním pozemku, abyste zajistili dům a rodinu dostatečným množstvím čisté vody? Avšak šokovala vás částka, na kterou její vrtání vyjde? Uznejte, že tato akce je sice poměrně nákladná, ale naprosto nezbytná.

Vysoká cena přirozeně nutí hledat alternativu ke službám vrtacích firem. My vám povíme, jak si vyvrtat studnu vlastníma rukama. Pomůžeme vám porozumět zvláštnostem průchodky a zařízení zdroje vody – to je zcela zvládnutelný úkol pro ty, kteří se nebojí těžké práce.

V článku jsou zváženy různé způsoby budování studny. Když se s nimi seznámíte, pochopíte, zda jste schopni provést všechny potřebné operace. Pro lepší osvojení uvedených informací je článek vybaven krok za krokem fotografiemi a videi, na kterých je zachycen proces vrtání a výroby vrtacího nástroje v domácích podmínkách.

Typy vodních vrtů a zemin

Před zahájením vrtacích prací je třeba prostudovat složení půdy na pozemku, abyste si alespoň přibližně představili svou budoucí studnu.

V závislosti na charakteru výskytu vodonosné vrstvy rozlišujeme tři druhy studní:

• habešská studna;
• filtrační studna;
• artézská studna.

Habešská studna (neboli studna-jehla) může být zřízena prakticky všude. Proráží se tam, kde vodonosná vrstva leží poměrně blízko povrchu a je vázána na písky.

Pro její vrtání se používá technologie zatloukání, která není vhodná pro budování studní jiných druhů. Všechny práce lze obvykle provést během jednoho pracovního dne.

Toto schéma umožňuje prostudovat vlastnosti uspořádání různých studní, abyste lépe porozuměli technologii jejich vrtání a vybrali vhodnou metodu (klikněte pro zvětšení)

Ale výtěžnost takových studní není velká. Aby bylo zajištěno dostatečné množství vody pro dům a pozemek, má někdy smysl udělat na pozemku dvě takové studny. Kompaktní rozměry zařízení umožňují bez větších problémů zřídit takovou studnu přímo ve sklepě.

Filtrační studny, kterým se také říká studny „na písek“, se vytvářejí na půdách, kde vodonosná vrstva leží relativně mělce – až do 35 metrů.

Obvykle se jedná o písčité půdy, které se dobře vrtají. Hloubka filtrační studny se obvykle pohybuje v rozmezí 20-30 metrů.

Na tomto schématu je názorně znázorněno uspořádání filtrační studny. V její spodní části je nutné nainstalovat filtr, aby se zabránilo pronikání písku a bahna do vody.

Práce při dobrém scénáři zaberou dva až tři dny. Filtrační studna vyžaduje dobrou údržbu, protože stálá přítomnost částeček písku a bahna ve vodě může způsobit zanášení nebo zapískování.

Obvyklá životnost takové studny může být 10-20 let. Doba může být delší nebo kratší v závislosti na kvalitě vrtání studny a její následné údržbě.

Artézské studny, též studny „na vápenec“, jsou nejspolehlivější, protože vodonosná vrstva je vázána na pevné podloží. Vodu pojímají četné trhliny skalního podloží.

Zanášení takové studny obvykle nehrozí a vydatnost může dosahovat až přibližně 100 m³/h. Ale hloubka, do které je třeba provést vrtání, bývá více než solidní – od 20 do 120 metrů.

Samozřejmě, vrtání takových studní je složitější a času a materiálu na provedení prací bude podstatně více. Profesionální tým si s pracemi poradí za 5-10 dní. Ale pokud vrtáme studnu na pozemku vlastníma rukama, může to trvat i několik týdnů, dokonce i měsíc nebo dva.

Ale úsilí za to stojí, vždyť artézské studny mohou bez problémů sloužit půl století i déle. A vydatnost takové studny umožňuje zásobovat vodou nejen jeden dům, ale i malou vesnici. Pouze pro zařízení takového vrtu nejsou vhodné ruční metody vrtání.

Fyzikálně-mechanické vlastnosti zemin mají také velký význam při výběru metody vrtání.

Během prací může být nutné projít nejrůznějšími vrstvami, například:

• vlhký písek, který se vrtá prakticky jakýmkoli způsobem relativně snadno;
• vodou nasycený písek, který lze ze šachty vytěžit pouze pomocí žlábku;
• Hruboklastické horniny (štěrkové a valounové sedimenty s písčitými a jílovitými výplněmi), vrtají se naběrákem nebo sklenicí v závislosti na výplni;
• Plavun, který představuje jemnozrnný písek přesycený vodou, lze jej vytěžit pouze naběrákem;
• Jílovitý písek, tj. písek s hojnými příměsmi jílu, plastický, dobře se vrtá šnekem nebo jádrovou sklenicí;
• Jíl, plastická hornina, s jejím vrtáním si poradí šnek nebo sklenice.

Jak zjistit, jaké zeminy leží pod povrchem a v jaké hloubce se nachází vodonosná vrstva? Samozřejmě si můžete objednat geologický průzkum zeminy, ale tento postup není bezplatný.

Téměř všichni volí jednodušší a levnější variantu – dotaz u sousedů, kteří už vrtali studnu nebo postavili studnu. Hladina vody ve vašem budoucím vodním zdroji bude přibližně ve stejné hloubce.

Vrtání nové studny v malé vzdálenosti od již existující stavby nemusí probíhat podle úplně stejného scénáře, ale s největší pravděpodobností bude velmi podobný.

Jednoduché metody vrtání studní

Profesionální vrtací firmy disponují vybavením a nástroji, které umožňují vyvrtat poměrně hlubokou studnu doslova za pár dní. Ale amatérský mistr obvykle nemá ani takové prostředky, ani dovednosti s nimi pracovat. Existují však způsoby vrtání, které to nevyžadují. Nejčastěji se používá vrtání šnekem nebo úderně-lanová metoda.

Způsob #1 – vrtání šnekem

Jak je z názvu zřejmé, při tomto způsobu vrtání se používá šnek nebo vrták. Zařízení představuje tyč, na jejímž konci je připevněn pracovní nástroj. Při tomto způsobu vrtání se také používá dláto na rozbití balvanů, pokud je potřeba. Konstrukce šneku připomíná šroub, jehož průměr může být různý.

Doslova se zašroubovává do zeminy a lopatky šroubu pomáhají vytěžit z vrtu vyvrtanou horninu.

Na schématu je znázorněno vrtání šnekem. Vrták se upevní na trojnožku a otáčí se rukama, pravidelně se vytahuje, aby se uvolnila šachta od rozrušené zeminy.

Vrtání se provádí následujícím způsobem:

1. Otáčením tyče vrtáku se v zemině vytvoří svislé prohloubení.
2. S postupným zahlubováním studny se vrták s rozrušenou zeminou pravidelně vytahuje na povrch.
3. S prodlužováním šachty se tyč prodlužuje připojováním dalších a dalších částí.
4. Pro prodlužování tyče se používá spolehlivé závitové spojení nebo objímky.
5. Stěny studny se ihned chrání pažnicovými trubkami.
6. Vrták se očistí a práce pokračují.
7. Vrtá se až do dosažení vodonosné vrstvy.
8. Vodonosnou vrstvu se doporučuje projít celou a zahloubit se do níže ležící vrstvy zeminy asi o 0,5 m.
9. Vrták se vytáhne ze studny.
10. Pomocí vrtací tyče se dovnitř pažnicové kolony spouští filtr.
11. Pažnicová trubka se zvedá tak, aby její spodní okraj byl přibližně uprostřed vodonosné vrstvy a neopíral se o půdu.

Poté lze samotné vrtání považovat za ukončené. Je třeba vyčerpat vrt, spustit do něj čerpadlo, upravit hlavu vrtu atd.

Má se za to, že pomocí šneku lze vyvrtat pouze relativně mělký vrt – asi 20-30 m hluboký. Mnoho však závisí na stavu půdy. Pro vrtání sypkých písků a hrubozrnných sedimentů se doporučuje používat želounku.

Při šnekovém vrtání lze použít vrtnou soupravu, která udržuje zařízení ve správné poloze. Ke zvedání vrtáku nahoru lze použít motor. Pokud se provádí tzv. „mokré“ vrtání, je třeba zajistit místo pro odstraněnou mokrou zeminu, usazování vody atd.

Pro usnadnění procesu prodlužování pažnicové trubky se její poloha fixuje pomocí speciálních svorek, které lze vyrobit samostatně.

Při volbě šnekového vrtání je třeba mít na paměti, že přítomnost vody v kmeni vrtu působí destruktivně na jeho stěny.

Někdy lze narazit na doporučení nejprve provést vrtání a teprve poté začít s montáží pažnicových trubek. Při šnekovém vrtání, stejně jako při jakémkoli jiném, je spolehlivější instalovat pažnicovou kolonu ihned při prohlubování.

Způsob #2 – rotační vrtání

Když mluvíme o rotačních metodách vrtání (a právě k nim patří šneková metoda), stojí za zmínku vrtání pomocí rotoru. Právě tuto metodu nejčastěji používají vrtací technici pro průchod v skalních horninách. K její realizaci se používá speciální vrtná souprava s rotorem.

Vrtání se provádí pomocí stejného vrtáku, ale otáčí se ne ručně, ale pomocí motoru. Rotor přenáší točivý moment na vrtací tyč, tj. i na nástroj umístěný v hloubce půdy.

Zemina se ničí, nástroj se prohlubuje do horniny. K jejímu odstranění se do vrtu pod tlakem přivádí voda, která vymývá drobné úlomky zeminy, nebo se vše vyčerpává želounkou.

Rotační vrtání se provádí pomocí speciální vrtné soupravy. Vyrobit takové zařízení samostatně je obtížné, ale lze si jej pronajmout.

Rotační metoda není příliš vhodná pro svépomocné vrtání, protože zařízení pro ni nelze vyrobit během pár hodin „podomácku“. Je nutné koupit, pronajmout nebo zapůjčit speciální vrtnou soupravu s motorem. Mimochodem, taková zařízení pracují nejen na elektřinu, existují i modely s plynovým generátorem.

Kromě soupravy je potřeba zařízení pro intenzivní proplachování vrtu a/nebo výkonný kompresor pro jeho profukování. Konečně jsou nutné dovednosti pro práci s takovými zařízeními.

Vrták by se měl otáčet téměř nepřetržitě a vzniklé nuance, jako jeho zaseknutí v hornině, je třeba řešit obratně a operativně. Začínajícímu mistrovi je obvykle snazší pracovat s domácím vrtákem nebo lžicí.

Při tzv. “mokrém” vrtání stěny studny navlhnou, což snižuje jejich pevnost, proto by se do studny měla okamžitě spustit pažnicová trubka.

Rotorové vrtání má přece jen řadu nesporných výhod – je to nejrychlejší způsob vrtání a obvykle se jím dají zvládnout téměř všechny typy zemin. Avšak při tomto způsobu vrtání, kdy je v šachtě prakticky neustále přítomna voda, je obzvláště důležité okamžitě zahájit montáž pažnicové kolony, aby nedošlo ke zřícení stěn.

Způsob #3 – vrtání želionkou (úderně-lanová metoda)

Úderně-lanová metoda neboli vrtání lžicí se podstatně liší od šnekového a rotorového vrtání, protože v tomto případě není třeba ničím otáčet.

Lžíce představuje dlouhý a úzký úsek trubky s ventilem a ostrým spodním okrajem. Vrtání úderně-lanovou metodou se provádí podle následujícího schématu:

1. V zemi se pomocí zahradního vrtáku vytvoří otvor (tak se snáze začne pracovat).
2. Nad tímto otvorem se postaví trojnožka s kladkou.
3. Na kladku se zavede lano, na kterém je zavěšena lžíce.
4. Lžíce se pouští do šachty z výšky asi 1,5–2 metry nad zemí.
5. Při nárazu na zeminu ostrý okraj lžíce rozrušuje horninu, která je poté zachycena ventilem zařízení.
6. Ventil zabraňuje vysypání zeminy zpět do šachty.
7. Údery se několikrát opakují, aby se do lžíce dostalo co nejvíce zeminy.
8. Poté se lžíce vyjme ze šachty a očistí od zeminy.
9. Operace se opakuje, dokud se neobjeví vodonosná vrstva, poté se doporučuje pokračovat ve vrtání a prohloubit se do další vrstvy.
10. S prohlubováním vrtu se do něj spouští pažnicová kolona, která se postupně nastavuje.

Aby bylo snazší vytahovat lžíci naplněnou těžkou zeminou, spojí se lano s navijákem vybaveným elektromotorem. Proplachování vodou se při úderně-lanovém vrtání studny obvykle nepoužívá.

Doporučuje se pouze v jednotlivých případech, například pro urychlení průchodu tekutými písky. To zajišťuje poměrně vysokou pevnost stěn studny, tedy kvalitnější vrtání.

Pro efektivnější vrtání se lžíce zavěšuje na trojnožku a zařízení naplněné zeminou se vytahuje ze šachty pomocí navijáku a motoru.

Absence vody ve dně vrtu také umožňuje poměrně přesně diagnostikovat zasažení vodonosné vrstvy. Při „mokrém“ vrtání nezkušení mistři někdy tuto vrstvu prošli a pokračovali v prohlubování studny zcela zbytečně.

Bourací vrtání umožňuje vytvářet tzv. bezfiltrové vrty. Za tímto účelem je pod pažnicovou trubkou v písku vymyta dutina, sloužící jako vodní jímka. Poté se pažnicová kolona mírně nadzvedne.

Při tomto způsobu vrtání se používá nejen žlábek, ale také tzv. beranidlo. Je to stejně úzká trubka s ostrým spodním okrajem, určená k kypření a odstraňování zeminy.

Na rozdíl od žlábku není beranidlo vybaveno ventilem, protože tento nástroj je účinný při průchodu viskózních plastických hornin, zejména hlinitých půd.

Beranidlo padající na dno se ucpává soudržnou horninou (hlinitou půdou, písčitou hlínou), která se přirozeně udržuje uvnitř. Ve stěnách beranidla jsou vytvořeny dlouhé úzké štěrbiny, skrz které se čistí od zeminy, například pomocí kusu výztuže apod.

Při bouracím vrtání lze efektivně používat jak žlábek, tak beranidlo, pracovat s nimi při průchodu různými vrstvami zeminy. Bourací vrtání je jednoduchá, starobylá a zcela spolehlivá metoda. Avšak je právem považováno za poměrně pracné a časově náročné.

Samostatné vrtání hlubokého vrtu žlábkem může trvat několik týdnů až několik měsíců. Tímto způsobem lze však vytvořit vrt solidní hloubky – více než 40 metrů. Některé zdroje tvrdí, že 100metrové konstrukce jsou pro žlábek zcela proveditelné.

Pokud je to možné, lze kombinovat různé metody vrtání, aby se práce urychlily a zvýšila jejich účinnost. Například pro průchod vrstvou hlíny lze použít šnekový vrták, zatímco tekutý písek je lépe projít pomocí žlábku.

Poté se lze opět vrátit k použití vrtáku. Pravda, kombinované vrtání vyžaduje více nástrojů, což není vždy možné.

Způsob #4 – vrtání studny-jehly

Na pozemku s vodonosnou vrstvou nacházející se blízko povrchu lze vodu získat téměř za pár hodin po zahájení prací.

Pro vrtání habešské studny je nutné:

1. Vyvrtat v zemi dlouhý otvor o průměru 5-8 cm tak, aby se dosáhlo tekutého písku.
2. Do otvoru vložit úzkou pažnicovou trubku, na jejímž spodním konci je ostrý hrot a filtr.
3. Zarážet trubku do zeminy, dokud není dosaženo vodonosné vrstvy.
4. Prodlužovat trubku podle potřeby.

Primární vrtání se provádí speciálním dlouhým a úzkým šnekem, jehož délka se postupně prodlužuje. Poté, co se v trubce objeví voda, lze vrtání považovat za dokončené. Vzhledem k malé hloubce habešských studní se pro ně obvykle nepoužívají ponorná čerpadla, ale povrchová čerpadla.

Při vrtání habešské studny se nejprve používá úzký šnekový vrták, aby se prošla tvrdá zemina a dosáhlo se tekutého písku

Hadice se do takového vrtu nespouští, její roli plní samotná úzká trubka. Čerpadlo se instaluje přímo na horní část habešské studny.

Pažnicovou trubku, která je zároveň stěnou výrobku, se nastavuje po úsecích 1–3 metry a závitové spoje se pečlivě utěsňují pomocí těsnicí pásky a silikonového tmelu. Díky kompaktním rozměrům lze takovou studnu umístit i do sklepa rodinného domu, aby nezabírala místo na pozemku.

Habešská studna se také nazývá jehlová studna, protože zařízení pažnicové trubky s hrotem-filtrem skutečně připomíná jehlu. Závitové spoje takové trubky je třeba pečlivě utěsnit.

Aby se vytvořil filtr jehlové studny, vytvoří se na spodní části trubky řada otvorů o průměru asi 10 mm. Perforovaná část je zvenčí pokryta vrstvou speciální kovové síťoviny s galonovým tkaním. Tento filtr spolehlivě zabrání pronikání jemného písku do studny.

Při zjišťování, jak samostatně vyvrtat habešskou studnu nebo jehlovou studnu, je třeba věnovat zvýšenou pozornost metodě zatloukání kolony úzkých pažnicových trub. Tuto operaci lze provést pomocí tyče nebo beranidla. Jako tyč se používá dlouhá kovová tyč, která se postupně nastavuje, protože se spouští spolu s pažnicovou trubkou.

Údery tyče při práci dopadají na hrot. Přitom spoje trubky také podstupují dodatečné zatížení a mohou se deformovat. Někdy, při silných úderech, může být spojka v procesu zatloukání jednoduše roztržena, což je nepřípustné. Beranidlo – je to závaží s otvorem.

Na horní konec pažnicové trubky se nasazuje speciální hlavice, na kterou se nanášejí údery, aby se trubka zatloukla do potřebné hloubky. Při tomto způsobu zatloukání je zatížení rozloženo rovnoměrněji, avšak celistvost spojů stále zůstává ohrožena. Proto by se pro vrtání habešské studny měly používat pouze vysoce kvalitní materiály.

V tomto případě je vhodný pouze závitový spoj, který je souosý se středem trubky. Správně vyrobit takový závit lze pouze na soustruhu. Roztržená trubka způsobí řemeslníkovi mnoho nepříjemností, protože kus kolony uvízlý v půdě je prakticky nemožné vytáhnout.

Práce bude nutné začít znovu a náklady výrazně vzrostou. Ale pokud se z nějakého důvodu nepodařilo vyvrtat habešskou studnu, téměř všechny materiály lze použít znovu.

Výroba vrtacího nástroje

Jak již bylo zmíněno dříve, zařízení pro vrtání lze vyrobit samostatně, půjčit od přátel nebo zakoupit výrobky průmyslové výroby.

Někdy si lze vrtnou soupravu pronajmout. Cílem samostatného vrtání je však obvykle co nejvíce snížit náklady. Nejjednodušší způsob, jak provést vrtání levně, – je vyrobit nástroje z běžně dostupných materiálů.

Na schématu je znázorněno uspořádání různých vrtacích nástrojů. Pomocí dláta lze zvláště tvrdou půdu rozrušit a poté se vyjímá vrtákem, žlábkem nebo jiným zařízením.

Varianta #1 – spirálový a lžícový vrták

Ruční vrtání lze provádět spirálovým nebo lžícovým vrtákem. K výrobě spirálového modelu se vezme tlustá zašpičatělá tyč, ke které se přivaří nože. Ty lze vyrobit z ocelového disku rozříznutého napůl. Okraj disku se naostří a nože se pak přivaří k základně ve vzdálenosti asi 200 mm od jejího okraje.

Šnekový vrták vyrobený vlastnoručně může mít různou konstrukci. Jeho nezbytnými prvky – nože s nabroušenými hranami a dole umístěné dláto.

Nože by měly být umístěny pod úhlem k vodorovné rovině. Za optimální je považován úhel asi 20 stupňů. Oba nože jsou umístěny proti sobě. Samozřejmě průměr vrtáku by neměl přesáhnout průměr pažnice. Obvykle vyhovuje disk o průměru asi 100 mm. Nože hotového vrtáku je třeba ostře nabrousit – to usnadní a urychlí vrtání.

Jinou variantu spirálového vrtáku lze vyrobit z tyče a pruhu nástrojové oceli. Šířka pruhu se může pohybovat v rozmezí 100–150 mm.

Ocel je třeba zahřát a svinout do spirály, zakalit a poté přivařit k základně. Vzdálenost mezi závity spirály by se měla rovnat šířce pruhu, ze kterého je vyrobena. Okraj spirály se pečlivě zbrousí. Stojí za zmínku, že v domácích podmínkách není výroba takového vrtáku snadná.

Spirálový šnek pro vrtání lze vyrobit z trubky a ocelového pásu, ale správně svinout pás do spirály, přivařit a zakalit nástroj v domácích podmínkách není vždy jednoduché.

K výrobě lžícového vrtáku bude potřeba kovový válec. Při vlastnoruční výrobě je nejjednodušší použít trubku vhodného průměru, například ocelovou trubku o průměru 108 mm.

Délka výrobku by měla být asi 70 cm, s delším zařízením by se pracovalo těžko. Na tomto tělese je třeba vytvořit dlouhý a úzký otvor, svislý nebo spirálovitý.

Domácí lžícový vrták je nejjednodušší vyrobit z kusu trubky vhodného průměru. Spodní okraj se stočí a naostří a podél tělesa se udělá otvor pro čištění vrtáku.

V dolní části tělesa jsou namontovány dva lžícovité nože, jejichž řezná hrana se naostří. V důsledku toho je půda rozrušována jak horizontálními, tak vertikálními hranami vrtáku.

Rozrušená hornina se dostává do dutiny vrtáku. Poté se vytáhne a vyčistí skrz otvor. Kromě nožů se ve spodní části vrtáku osově přivaří vrták. Průměr otvoru vytvořeného tímto vrtákem bude o něco větší než samotné zařízení.

Varianta #2 – želionka a sklenice

Aby se vyrobila željonka, nejjednodušší je také vzít kovovou trubku vhodného průměru. Tloušťka stěn trubky může dosahovat 10 mm a délka obvykle činí 2-3 metry. To dělá nástroj dostatečně těžkým, aby při úderech o půdu docházelo k jeho efektivnímu kypření.

Ke spodní části željonky připevňují botku s lamelovým ventilem. Ventil vypadá jako kulatá deska, těsně uzavírající spodní řez trubky a přitlačená dostatečně silnou pružinou.

Nicméně příliš tuhá pružina zde není potřebná, jinak by se půda prostě nedostala do željonky. Při vytahování željonky bude ventil přitlačen nejen pružinou, ale i půdou, která se uvnitř nashromáždila.

Spodní okraj željonky se brousí dovnitř. Někdy se k okraji přivaří ostré kusy armatur nebo naostřené kusy kovu trojúhelníkového tvaru.

Nahoře z tlustého drátu udělají ochrannou síť a přivaří rukojeť, ke které připevní kovové lano. Podobným způsobem se vyrábí i stakan, jenže ventil zde není potřeba a v tělese by měla být provedena štěrbina pro čištění zařízení.

Několik užitečných rad

Poté, co je vrt hotový, je třeba věnovat pozornost řadě důležitých nuancí. Například aby voda ve vrtu zůstala čerstvá, je třeba zajistit přítok čerstvého vzduchu do pažnicové kolony.

K tomu se vytvoří několik větracích otvorů. Horní část vrtu není vhodné zazdívat, uzavírá se sklopným víkem, aby bylo v případě potřeby možné vyjmout čerpadlo, prohlédnout kolonu atd.

Po dokončení prací je bezpodmínečně nutné dát vodu z vrtu na rozbor, aby se zkontroloval obsah různých nečistot. Jakékoli problémy se stavem vody se obvykle řeší výběrem vhodných filtrů.

Vodu na rozbor se neodebírá hned po vrtání, ale až po nějaké době, aby z ní zmizely nečistoty způsobené vrtáním.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Přehled různých domácích nástrojů pro vrtání – vrtáků, želónek a dalších zařízení:

Video #2. Ukázka úderně-lanového způsobu vrtání:

Video #3. Proces tvorby habešské studny:

Vrtání studny nelze nazvat jednoduchým úkolem, který zvládne každý. Přesto se mnoho řemeslníků s touto prací vypořádalo a zajistilo svému obydlí autonomní zásobování vodou. Odhodlání a správné kroky obvykle vedou k požadovanému výsledku.

Objevily se nejasnosti při seznamování se s článkem? Máte chuť položit otázky k tématu? Napište prosím komentáře do bloku umístěného pod textem článku.