Проектируя свайное основание под здание, мы имеем дело с несущими сваями, которые нормально забиваются в вертикальном положении. Наклонные, отбойные, анкерные и шпунтовые сваи здесь не рассматриваются. Наклонные сваи забиваются в наклонном положении в целях сопротивления поперечным силам; отбойные сваи применяются для поглощения удара и подвержены износу под воздействием усилий этого рода. Анкерные сваи служат для противодействия направленным вверх или горизонтальным выдергивающим усилиям, а шпунтовые сваи забиваются с целью противодействия боковому давлению грунта или воды.
Существуют деревянные, железобетонные и бетонные сваи — забивные и набивные; металлические сваи — из катаных профилей и труб и составные сваи — из дерева или стали и верхней бетонной части. Под несущими стенами сваи располагают двумя или более параллельными рядами в шахматном порядке. Сваи могут также располагаться на всей площади основания под железобетонной подушкой. В наиболее употребительных случаях вышележащие фундаментные ростверки не отличаются от обычных конструкций, за исключением лишь несколько большей толщины, допускающей заделку голов и насадок свай на 10-15 см.
Для деревянных свай практически пригодны различные сорта древесины, в частности (в США) — дугласова пихта, белая американская сосна, ель, белый и красный дуб. При затруднительной забивке нижний конец сваи снабжается заостренным металлическим башмаком. Длина свай определяется Требованиями расчета. Диаметр в вершине обычно колеблется от 15 до 20 см, а в комле редко бывает меньше 30 см; сбег должен быть равномерным. Для фундаментов зданий непропитанные деревянные сваи могут применяться только ниже постоянного уровня грунтовых вод. За исключением временных сооружений пропитанные деревянные сваи подлежат применению с необходимым учетом возможности замены их в будущем, если они не находятся целиком ниже уровня грунтовых вод. Из этого требования вытекает необходимость глубокой выемки грунта с соответствующими затратами на крепление и водоотлив.
При условии полного погружения в грунт и среза сваи ниже самого низкого существующего или будущего уровня грунтовых вод или же полного погружения в воду можно считать долговечными и непропитанные деревянные сваи. В неблагоприятных условиях их долговечность может быть значительно повышена путем пропитки креозотовым маслом общеизвестными методами. Как пропитанные, так и непропитанные сваи могут подвергаться порче под действием агрессивных, содержащих щелочи или кислоты, грунтовых вод, но все же главной угрозой для непропитанных деревянных свай является непредвиденное понижение уровня грунтовых вод, которое служит причиной гниения верхней части свай.
Железобетонные и бетонные сваи распадаются на два основных класса — забивных и набивных свай. То обстоятельство, что они невосприимчивы к воздействию биологических организмов, позволяет использовать их там, где непригодны деревянные сваи. Железобетонные сваи могут считаться долговечными, независимо от уровня грунтовых вод, если только в грунте не присутствуют разрушительные примеси кислот, щелочей или химических солей. Если сваи выступают выше поверхности земли, как это часто имеет место при забивных сваях, они подвергаются выветриванию и вредным воздействиям окружающей среды в той же мере, что и железобетонные колонны.
Забивные железобетонные сваи имеют преимущественно восьмиугольное или квадратное сечение со скошенными кромками, но иногда бывают и круглого сечения. Обычная форма их — с параллельными гранями и с заостренным концом, но при длине порядка, 12 м и выше граням придается продольный скос. Там, где сваи работают за счет поверхностного трения, несущая способность их при наличии продольно окошенных граней повышается по сравнению со сваями с параллельными гранями. Если же имеются в виду сваи-стойки, то это преимущество теряет свое значение.
Сваи с параллельными гранями изготовляются диаметром до 75 см и длиной до 30 м и более. Такие сваи, применяются, в частности, для дорожных виадуков и для сооружений, где часть сваи выступает наружу поверх земли или уровня воды, работая как колонна надфундаментной части сооружения. Армирование забивных свай всегда включает в себя дополнительную монтажную арматуру, необходимую в связи с напряжениями, возникающими при транспортных операциях и забивке. Если свая должна служить, как только что сказано, колонной или же сопротивляться горизонтальным силам, то это также учитывается армированием. Преимуществом забивных свай является возможность осмотра и проверки их качества перед началом работ по забивке. Иногда в железобетонные сваи при их изготовлении заделываются трубы для возможности забивки с подмывом.
Набивные бетонные сваи бывают двух типов: со стальной оболочкой (сваи Раймонда), оставляемой в грунте, и сваи без оболочки. Башмак на переднем конце оболочки и специальный тяжелый стальной сердечник служат для забивки оболочки.
Забитая оболочка осматривается при помощи электрического света и затем заполняется бетоном. Видоизменением этого способа являются стальные трубы достаточной прочности, которые забиваются без сердечника, с закрытыми или открытыми концами.
Для набивных свай без оболочек характерно применение тяжелой обсадной трубы со стальным сердечником. После достижения достаточного динамического сопротивления сердечник извлекается и труба заполняется бетоном. Сердечник помещается над свежеуложенным бетоном в верхнем конце обсадной трубы и остается в этом положении в течение всей операции извлечения ее, после которой бетон приходит в соприкосновение с грунтом.
Видоизменением набивной сваи является так называемая свая с расширенным основанием. В этом случае (независимо от способа забивки обсадной трубы) сердечником пользуются для уплотнения и расширения бетона на дне после частичного вытягивания обсадки и удержания бетона на месте по мере постепенного дальнейшего извлечения обсадки.
Выполненные по проекту конторы Корлирс Хук в Нью-Йорке четыре здания с железобетонным каркасом и безбалочными перекрытиями, высотой в 20-21 этаж, покоятся на 4 000 набивных бетонных сваях с уширенным основанием длиной в среднем около 6,3 м.
Для обыкновенных фундаментов чаще выбираются набивные, а не забивные сваи, так как работы в первом случае требуют меньше времени: не теряется время на забивку пробных свай для определения их длины и исключаются задержки из-за ожидания готовых свай, бетон которых набрал необходимую прочность; кроме того, отпадает необходимость в устройстве полигона.
Набивные сваи обычно не армируются, за исключением тех случаев, когда возможны повреждения сейсмического характера или же требуется сопротивление изгибу.
При благоприятных грунтовых условиях набивные сваи без оболочки более экономичны; несмотря на это, они в общем не очень распространены в США, так как многие инженеры опасаются нежелательных воздействий на форму и прочность бетонной сваи от давления подпочвы или забивки соседних свай. С другой стороны, уширение основания может иметь определенное влияние на уплотнение песчаных грунтов с невысокой несущей способностью. В других же странах набивные сваи без оболочек применяются широко под нагрузки до 100 т и выше.