а) забивные сваи

Сваи квадратного сплошного сечения с предварительно напрягаемой арматурой  и без предварительного напряжения (маркировка С), могут использоваться для всех зданий и сооружений, для восприятия вдавливающих, выдергивающих и горизонтальных нагрузок. Эти сваи выполняют с поперечным армированием ствола, размерами сторон от 20х20 до 40х40 см, длиной от 3 до 20 м при любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, за исключением грунтов  с твердыми непробиваемыми включениями. Опирание нижних концов свай допускается на все виды грунтов, за исключением просадочных грунтов, торфов, заторфованных грунтов, слабых грунтов типа илов, глинистых текучей консистенции и других видов сильно сжимаемых грунтов.

В транспортном и гидротехническом строительстве (для опор мостов, причальных сооружений и т.п.) могут применяться призматические железобетонные предварительно-напряженные сваи сплошного сечения размерами 35х35 см, длиной до 20 м и 40х40 см, длиной до 25 м.

Сваи квадратного сечения с круглой полостью (маркировка СП и СПН) и сплошные сваи без поперечного армирования (маркировка СЦ) применяют для восприятия вдавливающих нагрузок до 50 т, горизонтальных до 1,5т, при полном их погружении или если они выступают не больше 2 м над поверхностью грунта  и только внутри помещения с положительной температурой. Забивные призматические предварительно-напряженные железобетонные сваи с продольной арматурой без поперечного армирования изготавливают сплошного сечения размерами 25х25 и 30х30 см, длиной от 3 до 12м.

Такие сваи рекомендуется применять при прорезке песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков и глин, кроме твердых и полутвердых, биогенных  и органоминеральных грунтов. Их  не допускается применять в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю, и при наличии сил выдергивающих, сейсмических.

 Опирание нижних концов свай допускается на все виды грунтов, за исключением скальных и вечномерзлых, просадочных, торфов, заторфованных грунтов, слабых грунтов типа илов, глинистых текучей консистенции и других видов сильносжимаемых грунтов. Эти сваи рекомендуется применять для фундаментов любых зданий и сооружений, за исключением мостов и портовых гидротехнических сооружений.

Полые круглые сваи (СК) и сваи-оболочки (СО) рекомендуется применять в качестве безростверковых фундаментов в слабых грунтах мощностью более 12 м при передаче на сваю больших (более 10т) горизонтальных нагрузок. Сваи-оболочки диаметром от 80 до 160 см включительно, длиной от 4 до 12 м и составные от 14 до 48 м  могут опираться на любые виды грунтов, за исключением просадочных грунтов, торфов, заторфованных грунтов, слабых грунтов типа илов, глинистых грунтов текучей консистенции и других видов сильносжимаемых грунтов. Указанные сваи рекомендуется применять для любых зданий и сооружений, в том числе возводимых в сейсмических районах

Полые круглые сваи могут погружаться с открытым или закрытым нижним концом (наконечником) с использованием для забивки молотов или вибропогружателей. Сваи-оболочки погружаются с открытым нижним концом вибропогружателями без выемки или с выемкой грунта (частичной или полной) из внутренней полости. Полые круглые сваи с закрытым нижним концом (наконечником) следует применять в случае, когда необходимо прорезать сваями слабые грунты и опирать их на более плотные и прочные грунты.

В транспортном и гидротехническом строительстве могут применяться железобетонные полые круглые сваи диаметром от 40 до 80 см и сваи-оболочки диаметром от 80 до 300 см включительно, длиной отдельных звеньев до 12 м.  Полые круглые сваи и сваи-оболочки в соответствии с типовыми чертежами разработаны цельными длиной 4-12 м и составными, т.е. состоящими из отдельных секций, наращиваемых в процессе погружения. Соединение отдельных секций указанных составных свай осуществляется с помощью сварных или болтовых стыков.

Сваи-колонны (маркировка СД) представляют собой разновидность забивных железобетонных свай, надземная часть которых служит колоннами зданий (сооружений). Сваи-колонны длиной от 5 до 7,5 м сплошного квадратного сечения от 20х20 до 30х30 см рекомендуется применять для одноэтажных сельскохозяйственных зданий и подобных им по конструкциям, параметрам и нагрузкам зданий другого назначения, а также в качестве опор сооружений (технологических трубопроводов; горизонтальных надземных резервуаров и т.п.).

Сваи-колонны рекомендуется применять при спокойном рельефе строительной площадки с глинистыми грунтами мягкопластичной, тугопластичной и полутвердой консистенции и с песчаными грунтами средней плотности. Применение свай-колонн не допускается, когда в пределах погружаемой части или под нижними концами их расположены слабые грунты (заторфованные и торфы, илы, глинистые текучей консистенции и др.) либо гравелистые пески, крупнообломочные и плотные песчаные грунты.

Не допускается использование в качестве свай-колонн предварительно-напряженных железобетонных свай с продольной проволочной арматурой, а также предварительно-напряженных свай без поперечного армирования с любым видом продольной арматуры.

В массовом строительстве наиболее часто применяют сваи квадратного, сплошного сечения, цельные с поперечным армированием ствола. По условиям погружения такие сваи длиной 7 м и более подразделяются на два вида: обычной и повышенной ударостойкости. Необходимость применения свай повышенной ударостойкости определяет организация, проектирующая свайные фундаменты на основании инженерно-геологических изысканий, а также пробных забивок.

Железобетонные и бетонные сваи следует проектировать из тяжелого бетона по ГОСТ 26633[11]. Сваи изготавливаются из бетона класса по прочности на сжатие не ниже: для свай сечением 200×250, 250×250 и 300×300 мм длиной 3…7 м – В15; сечением 350×350 мм, длиной 4…6 м и сечением 400×400 мм, длиной 4…12 м – В20; сечением 300x300 мм длиной 8…12 м, сечением 350×350 мм длиной 7…12 м – В20 для свай обычной ударостойкости и В25 для свай повышенной ударостойкости; сечением 400×400 мм длиной 13…16 м – В25 для свай обычной ударостойкости и В30 для свай повышенной ударостойкости.

Сваи длиной от 3 до 6 м изготавливают с интервалом  0.5 м, свыше – через 1м. За длину сваи принимают длину призматической части без острия. Так как размер сваи по длине тесно связан с размером поперечного сечения, рекомендуют следующие размеры поперечного сечения в зависимости от длины: 3-6 м – 200 мм; 4.5-6 – 250 мм; 3-12 – 300 мм; 8-16 – 350 мм; 13-16 – 400 мм. При требуемой большой длине изготавливают составные сваи. Они состоят преимущественно из двух звеньев с различными стыками: стаканным, коробчатым, сварным, болтовым, клеевым.

Составные сваи имеют длину от 14-28 м и сечение 30х30, 35х35, 40х40 см.

Забивные сваи обозначают марками в соответствии с требованиями ГОСТ 23009 [12]. Марка сваи состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисами.

   В первой группе указывают обозначение типа сваи, ее длину в дециметрах и размер стороны (диаметр) поперечного сечения в сантиметрах; для сваи типа СД после длины дополнительно указывают размер от верха сваи до ее консоли в дециметрах.

   Во второй группе указывают: для предварительно напряженной сваи - класс напрягаемой арматурной стали; для сваи с ненапрягаемой арматурой - порядковый номер варианта армирования в соответствии с рабочими чертежами (таблица 2 Приложения).

   В третьей группе указывают:

- для сваи типа СК или СО - наличие наконечника, обозначаемое строчной буквой "н";

- для составной сваи - тип стыка, обозначаемый строчными буквами: "б" - болтовой стык, "св" - сварной стык, "с"- стаканный стык;

- для свай всех типов (при необходимости) - дополнительные характеристики, отражающие особые условия применения или конструктивные особенности. Для сваи обычной ударостойкости буква «У» не проставляется, без приставного каркаса острия цифра «1» не проставляется.

   Пример условного обозначения (марки) сваи типа С длиной 5000 мм, размером стороны поперечного сечения 300 мм, с напрягаемой арматурной сталью класса А800 (A-V): С50.30-А800.

То же типа СК длиной 14000 мм, диаметром 800 мм, третьего варианта армирования, с болтовыми стыками: СК140.80-3-б.

   Для армирования свай следует применять арматурную сталь следующих видов и классов:

- в качестве ненапрягаемой продольной арматуры - стержневую горячекатаную арматуру периодического профиля классов А300 (A-II) и А400 (А-III) по ГОСТ 5781 [13], термомеханически упрочненную классов А400 (A-III) и А600 (A-IV) по ГОСТ 10884 [14];

  - в качестве напрягаемой продольной арматуры - горячекатаную и термомеханически упрочненную стержневую классов А600 (A-IV) и А800 (A-V) по ГОСТ 5781 и ГОСТ 10884; стальные арматурные канаты 1х7 по ГОСТ 13840 [15]; высокопрочную проволоку периодического профиля класса от Вр1200 до Вр1500 (Вр-II) по ГОСТ 7348 [16];

    - в качестве конструктивной арматуры (спирали, сетки, хомуты) - холоднотянутую проволоку из низкоуглеродистой стали класса В500 (B-I; Вр-I) по ГОСТ 6727[17], стержневую горячекатаную гладкую класса А240 (А-I) по ГОСТ 5781.

    Допускается в качестве ненапрягаемой продольной арматуры применять арматурную сталь класса А240 (А-I) по ГОСТ 5781.

    Количество стержней продольной арматуры при размере поперечного сечения до 30х30, включительно – 4 стержня, свыше – 8 стержней.

б) сваи изготовленные в грунте: буронабивные  и буроопускные сваи:

    Буронабивные сваи диаметром ствола от 40 до 170 см с уширениями в нижней части до 350 см и без них, устраиваемые по различной технологии (без крепления или с креплением стенок скважины), рекомендуются для зданий и сооружений любого назначения при больших сосредоточенных вертикальных и горизонтальных нагрузках, а также на площадках со сложными геологическими условиями строительства (таблицы 3 и 4 Приложения).

    Буронабивные сваи рекомендуется применять при длине более 10 м, а сваи меньшей длины - под легкие или средние нагрузки (например, для сельскохозяйственных зданий) особенно в случаях отсутствия соответствующей производственной базы, необходимой для изготовления и применения железобетонных забивных свай. Буронабивные сваи рекомендуется также применять:

     - когда необходима прорезка сваями насыпей с твердыми включениями или прорезка слоев грунта природного сложения в виде твердых глинистых грунтов, не позволяющих производить забивку или вибропогружение свай;

      - на стесненных площадках, где сложно транспортировать и устанавливать забивные сваи;

       - вблизи существующих зданий и сооружений, в которых могут возникнуть недопустимые деформации элементов несущих конструкций или оборудования при забивке или вибропогружении свай.

        Применение буронабивных свай наиболее целесообразно  при возможности их устройства без крепления стенок скважин. Буронабивные сваи не следует применять при наличии сильно агрессивных грунтовых или производственных вод.

     Буронабивные сваи, устраиваемые без крепления стенок скважин ( БСС, для малонагруженных зданий БСС_м), рекомендуется применять в случаях, когда строительные площадки сложены глинистыми грунтами твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции (в том числе глинистыми просадочными и набухающими грунтами), а горизонт грунтовых вод в период строительства расположен ниже пяты свай;

     Буронабивные сваи, для устройства которых требуется крепление стенок скважин глинистым раствором ( БСВ_г), рекомендуется применять в случаях, когда строительные площадки сложены глинистыми грунтами мягкопластичной и текучепластичной консистенции;

    Буронабивные сваи с креплением стенок скважин обсадными трубами, остающимися в грунте ( БСВ_о) рекомендуется применять в случаях, когда строительные площадки сложены водонасыщенными неоднородными глинистыми грунтами текучей консистенции с прослойками песка и супесей;

     Буронабивные сваи, устраиваемые при помощи специальных станков с закреплением стенок скважины извлекаемыми ( БСИ) стальными (инвентарными) трубами, рекомендуется применять при условии, когда строительные площадки сложены любыми грунтами, а сваи опираются нижними концами на скальные или другие виды плотных грунтов высокой несущей способности (твердые глинистые грунты, крупнообломочные грунты, плотные пески).

     Буроопускные сваи по способу устройства подразделяются на:

    -  сваи-столбы, устраиваемые в предварительно пробуренных скважинах путем установки в них готовых железобетонных цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения поперечным размером не менее 80см с последующим заполнением зазора между стенкой скважины и этими элементами цементно-песчаным раствором;

- буроопускные сваи с камуфлетным уширением, они образуются, когда  после заполнения камуфлетного уширения в скважину устанавливают готовую железобетонную сваю заводского изготовления.

Сваи-столбы рекомендуется применять в основном в качестве опор мостов в районах распространения пучинистых грунтов при невозможности забивки свай ввиду наличия плотных песчаных, гравелистых и галечниковых грунтов, в которые надо заделать нижний конец сваи исходя из условия противодействия силам морозного пучения.

в) сваи изготовленные в грунте: набивные сваи,  устраиваемые в пробитых скважинах.

      Скважины для таких свай устраиваются путем забивки извлекаемых инвентарных труб с башмаком, оставляемым в грунте, или забивкой инвентарных обсадных труб с ядром из плотноутрамбованной жесткой бетонной смеси в нижней части трубы.

       Набивные сваи в пробитых скважинах отличаются от буронабивных более высокой степенью использования несущей способности грунтов основания, приближающейся к забивным сваям. Набивные сваи, устраиваемые в пробитых скважинах, рекомендуется применять в грунтовых условиях, аналогичных как и для забивных свай, особенно в случаях, когда затруднено получение сборных железобетонных свай, либо когда застраиваемая территория характеризуется резким колебанием залегания плотных грунтов несущего слоя. При выборе вида свай предпочтение следует отдавать сваям, изготовляемым без выемки грунта. В маловлажных устойчивых пылевато-глинистых грунтах следует, как правило, применять сваи, изготовляемые без обсадных труб, а в песчаных и пылевато-глинистых грунтах с показателем консистенции = 0,5 и более - сваи, изготовляемые c извлекаемыми обсадными трубами.

     Набивные сваи армируются каркасами: в верхней части для сопряжения с ростверком; на длину, определяемую расчетом, с учетом анкеровки арматуры; на всю длину сваи. Продольное армирование сваи определяется расчетом на совместное действие вертикальных, горизонтальных и моментных нагрузок. Сваи конструктивно армируются на всю длину при отношении длины к диаметру сваи более 20, а также в пучинистых и слабых водонасыщенных грунтах, в агрессивной грунтовой среде и в сейсмических районах. Допускается комбинированное армирование свай: в верхней части ствола - по расчету, в нижней - конструктивно.

      Минимальный диаметр продольной арматуры - 10 мм, минимальное количество стержней при диаметре сваи до 400 мм - 4 шт., при диаметре сваи 400 мм и более - 6 шт. Защитный слой бетона в армированных сваях следует принимать не менее 70 мм. Длина арматурных каркасов должна назначаться из условия возможности их транспортировки и установки в скважину, но не более 12 м. При установке в скважину 2-3 каркасов их сварку следует производить после опускания в скважину нижнего каркаса и временного закрепления его над устьем скважины

г) пирамидальные сваи

Пирамидальные сваи различаются двух видов:

   а) пирамидальные сваи с малыми углами наклона боковых граней (1-4°) рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах, а также в случаях, когда сваями прорезаются слои плотных грунтов и их нижний конец заглубляется в более слабые грунты; они допускаются к применению в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью до 6 баллов включительно.    

    Такие сваи не рекомендуется использовать в насыпных грунтах, в набухающих, вечномерзлых и просадочных грунтах (без полной прорезки просадочной толщи), а также в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю;

   б) пирамидальные сваи с большими углами наклона боковых граней (4-14°) рекомендуется применять в песчаных и глинистых грунтах, в том числе для легких зданий в просадочных грунтах 1 типа по просадочности; такие сваи допускается также применять в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью до 7 баллов включительно, а при наличии просадочных грунтов - до 6 баллов включительно. При пучинистых грунтах пирамидальные сваи с большими углами наклона граней в фундаментах должны целиком располагаться ниже уровня сезонного промерзания грунтов.

    Указанные сваи не рекомендуется применять в набухающих, вечномерзлых грунтах, просадочных грунтах II типа по просадочности, в насыпных грунтах, а также при передаче на сваи выдергивающих нагрузок и когда на глубине менее 5 м под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.

    Пирамидальные сваи (при любом уклоне боковых граней) рекомендуется применять только как висячие сваи. Особенно эффективны они в ленточных фундаментах при однорядном и двухрядном расположении свай; допускается применять в кустах, но не более двух рядов свай .

д) винтовые сваи

     Винтовые сваи предназначены для строительства и реконструкции зданий различного назначения, опор мостов, магистральных трубопроводов, высоковольтных линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений и других сооружений, в том числе временных и краткосрочных объектов в соответствии с ТУ 5264-006-05773342-2007 и ТУ 25.11.23-001-46949399-2017 [18] (таблицы 5 и 6 Приложения) состоящие из литых винтовых наконечников с приваренными к ним стволами, изготовленных из бесшовных стальных труб. Они могут эксплуатироваться в любых климатических условиях в грунтах всех типов, кроме скальных, валунных и галечных при воспринимаемых вдавливающих и выдергивающих нагрузках.

Винтовые сваи подразделяются :

а) узколопастные (соотношение диметра тела/ствола и диаметра винтовой лопасти d/D = 0,6 - 0,8, где d - диаметр тела/ствола сваи; D - диаметр лопасти). Узколопастные винтовые сваи применяются для твердых глин и крупнообломочных пород;

- одновитковые (лопасть имеет один виток вокруг тела/ствола сваи);

- многовитковые (лопасть имеет более двух витков вокруг тела/ствола сваи);

- сплошные (лопасть имеет вид винта).

б) широколопастные (соотношение диметра тела/ствола и диаметра винтовой лопасти d/D < 0,6, где d - диаметр тела/ствола сваи; D - диаметр лопасти). Широколопастные винтовые сваи применяются для всех типов талых грунтов;

- однолопастные сваи (винтовая свая имеет одну опорную зону в виде лопасти, может иметь несколько витков);

- многолопастные сваи с одинаковым диаметром лопасти (винтовая свая имеет несколько одинаковых опорных зон, которые могут иметь несколько витков);

- многолопастные сваи с разными диаметрами лопасти (винтовая свая имеет несколько разных опорных зон, которые могут иметь несколько витков).

  Сваи  изготавливаются с толщиной стенки ствола 8,10 и 12 мм. Сваи подразделяют: по условиям эксплуатации на типы: ВСЛ — для строительства зданий и сооружений в талых и с сезонным промерзанием грунтах; ВСЛМ - для строительства в вечномерзлых грунтах.  По длине — от 3,0 до 12,0 м.  По номинальному наружному диаметру ствола: 159, 168, 219 и 325 мм. По номинальному максимальному диаметру лопасти наконечника: 230, 300, 408, 480, 500 и 850 мм.  По материалу ствола сваи: сталь 20 по ГОСТ 8732 [19], 09Г2С по ГОСТ 19281; по материалу наконечника: сталь 25Л, 35Л по ГОСТ 977 [20] .