灌注樁專利技術現狀以及發展趨勢研究

摘 要：灌注樁是一種廣泛應用在基礎工程施工中的一種樁型，為了進一步了解灌注樁領域的專利技術情況，文章通過對灌注樁的申請量、主要申請人及分布等數據進行分析，梳理了我國灌注樁行業專利保護的現狀和存在的問題，為我國相關領域的企業提升科技競爭力，促進行業發展提供參考。

關鍵詞：灌注樁；基礎工程；專利分析

引言

樁基礎是一種傳統的基礎形式，也是一種應用比較廣泛、發展迅速的基礎形式。樁基礎的優勢突出表現在承載力高、沉降小而均勻、用料較省、機械化程度高而且能夠廣泛適用于各類地層條件。灌注樁作為樁基礎的一種，因其對環境影響小，直徑大、入土深，可更好地發揮樁端土的作用，單樁承載力高，樁身剛度大，群樁效應小，可采用較低的配筋率，不需要搬運吊裝等多種優點而在地基工程中廣泛采用。

1 灌注樁技術在國內外發展現狀

國內，20世紀20年代出現了沉管灌注樁。到了50年代，隨著大型鉆孔機械的發展，出現了鋼筋混凝土或混凝土鉆孔灌注樁，我國的鐵路和公路橋梁大量采用鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁[2]。我國樁基技術的大量開發始于20世紀80年代，經過十幾年實踐，基本形成了適用不同地質和現場條件、不同使用要求和承載力的系列化混凝土預制樁和灌注樁成樁工藝。1994年我國制定頒布了《建筑樁基技術規范》（JGJ94-94），全面系統總結了我國樁基技術設計和施工經驗，列入了混凝土預制樁、灌注樁、鋼樁等的工藝方法要求和不同樁型適用條件。《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范GB50202-2002》規范進一步制定了5類樁的質量驗收標準，標志著我國在樁基技術方面取得了巨大進步[1]。與此同時，鉆孔灌注樁的施工工藝也在不斷的進步，出現了螺旋鉆孔機、鉆孔擴底鉆機，正反循環鉆機及多種異形樁組合工藝等，整體提高了我國鉆孔灌注樁的承載性能和施工水平。

美國在第一次世界大戰前開發了螺旋鉆孔機，當時僅用于鉆孔作業，隨后推廣應用于灌注樁施工[2]。1930年左右，日本出現田木式挖孔樁。醉著鉆孔設備的發展，日本的“加藤”、“三菱”等生產的沖擊鉆，在此基礎上發展了沖擊鉆反復循環鉆。1961年報道了在委內瑞拉Maracaibo大橋橋基利用注漿管對樁基進行注漿的方法。隨后世界上許多國家在樁基礎中應用此項技術，如Parana河橋基、沙特阿拉伯Jeddah-Mecca立交橋橋基等[3]。1983年，第八屆國際土力學與基礎工程會議上，英、德、法等國的代表分別發表了采用灌漿法提高鉆孔灌注樁承載力、減少樁頂沉降的研究論文，此后，工程師們不僅開發出各種各樣的裝置實現灌漿，而且開始探索灌漿與樁徑、樁長之間的關系以及樁端灌漿對側摩阻力的影響等問題[4-6]。

2 灌注樁技術專利申請情況分析

為了了解灌注樁技術在國內外的專利申請與分布狀況，作者依托專利檢索與服務系統，以德溫特世界專利索引數據庫DWPI數據庫作為數據來源，進行全面檢索，截止2015年12月31日，DWPI檢索到5914件與灌注樁技術相關的專利申請，并對其申請量、申請人等信息進行分析。

需要說明的是，由于專利文獻從最初提出申請到公開之間要滿18個月，因此，對于2015年的統計數據可能不完整，不能完全反應這一年的實際申請數量。

2.1 國內外專利申請量總體趨勢分析

國內關于灌注樁的專利申請數量在2005年以前較低，自2005年后專利申請量有了明顯持續的增長。2004年中國引進時速200km高鐵技術，2004年中長期鐵路網規劃發布后，中國開始進入高速鐵路的大規模建設時期。2008年在全球金融危機的背景下，我國政府出臺了相關經濟政策，其中包括城市基礎設施建設，涵蓋了住宅、寫字樓、交通、水利等大型工程建設項目，極大的激發了國內建筑行業的發展。交通建筑行業蓬勃發展的同時也帶動了相關領域技術的研究和進步，2005年至今灌注樁專利申請量的快速提高也在一定程度上反應出國內建筑行業良好的發展勢頭以及國民知識產權保護意識的提升。

而國外早在1995年就已經呈現較高的專利申請數量，并一直保持平穩增長的態勢。這與國際工程市場行業中房屋建筑業、交通運輸業和電力行業工程需求較為穩定的形勢密不可分。近幾年國外的專利申請量呈現下滑的態勢，這在一定程度上反映出國外灌注樁行業技術逐漸走向成熟，同時考慮到國外的建筑行業已經過了蓬勃發展的時期，發達國家城市化已經基本完成，也可能造成基礎工程領域技術研究進度的放緩（圖1）。

2.2 專利申請人國家分布

在國內外申請人中，中國的專利申請數量排在第一位，日本緊隨其后，在該領域占有巨大優勢，再次是韓國。說明亞洲地區是基礎工程領域尤其是樁基領域的專利申請大國，在灌注樁專利申請領域也占據領先的位置。然而中國是近幾年專利申請量才開始有了快速的提高，個人和企業對于專利核心技術保護的重視，與近幾年國家和地方政府在這方面提供的強有力支持也是分不開的。與此同時，我們也要清晰的認識到，專利申請大國不代表強國。從國際格局看，國際建筑行業技術發展是呈現明顯金字塔形狀，發達國家始終居于金字塔頂端部位，掌握著眾多核心技術，尤其以日韓企業最為明顯。隨著建筑行業全球化的步伐加快，國際建筑行業技術集中，對發展中國家而言，正在提出新的挑戰。中國作為該行業的專利申請大國，也要更加重視技術創新，提高自身的核心競爭力（圖2）。

2.3 主要申請人分析

國內的申請主要由個人申請和工程類企業為主，其中個人申請大都屬于建筑行業的技術人員，通過工程實踐中積累的一些施工經驗申請相關的發明，企業的申請主要集中在幾個大型的樁生產企業，反映了國內的一些生產企業對技術研發和保護的重視，對企業自主研發的核心技術的專利布局開始逐步形成。然而建筑施工類企業專利申請比較分散，在一定程度上反映了國內樁基行業內的生產企業和施工企業側重的不同，施工類企業在灌注樁方面的研發和保護相對薄弱（圖3）。

對國外專利申請人的統計分析可以明顯看出，申請量排名前10位的申請人基本被日本所囊括，其中清水建設、大成建設、大林組和竹中工務店等建筑業巨頭均在前10排行榜上。這些企業經過了多年的技術積累和發展，已經建立了完備的技術體系和施工工藝規范。在日本，施工設計已進入技術競爭領域，以先進的施工技術方案來保證在質量、降低成本、加快進度等方面的優勢已經成為行內共識。因此，日本建筑企業常常在諸多方面擁有自己的技術成果，且非常注重知識產權的保護。由此可見日本建筑企業的施工工藝和技術、公司運作模式等處于國際先進水平，值得我國建筑企業學習（圖4）。

3 結束語

文章從專利技術分析的角度了解灌注樁領域的技術發展及專利布局情況，了解了世界范圍內灌注樁在地基工程領域的發展現狀。我國的建筑行業基本上還處于勞動密集型的階段，要想加快技術創新的步伐，應該從以下幾個方面加強：（1）強化技術創新的意識，加大技術創新投入；（2）重視技術人才，我國的建筑施工企業大部分是從比較低端的建筑勞務隊伍逐步發展起來的，缺乏現代企業的意識，面對未來的市場競爭，建筑施工企業必須樹立人才的觀念；（3）還要進一步提高國內公司、個人申請人的專利保護意識，堅持推進知識產權戰略，尤其重視對核心技術相關專利的保護。

參考文獻

[1]江正榮.地基處理與樁基施工技術的新進展[J].建筑技術，2003，3（34）：168-170.

[2]祝世平.全螺旋灌注樁承載特性的研究[D].中南大學，2007.

[3]肖華溪.深厚軟土樁基后注漿技術試驗與研究[D].中南大學，2009.

[4]朱炯.深基坑施工研究綜述[J].彭城職業大學學報，2002，4：22-25.

[5]曾凡新.我國常用地基處理技術綜述[J].化工礦產地質，2004，4：248-252.

[6]何健.端夯擴砼灌注樁應用的研究[J].安徽建筑，1995，1：26-29.