灌注桩专利技术现状以及发展趋势研究

灌注桩专利技术现状以及发展趋势研究

灌注桩是一种广泛应用在基础工程施工中的一种桩型，为了进一步了解灌注桩领域的专利技术情况，文章通过对灌注桩的申请量、主要申请人及分布等数据进行分析，梳理了我国灌注桩行业专利保护的现状和存在的问题，为我国相关领域的企业提升科技竞争力，促进行业发展提供参考。

标签：灌注桩；基础工程；专利分析

引言

桩基础是一种传统的基础形式，也是一种应用比较广泛、发展迅速的基础形式。桩基础的优势突出表现在承载力高、沉降小而均匀、用料较省、机械化程度高而且能够广泛适用于各类地层条件。灌注桩作为桩基础的一种，因其对环境影响小，直径大、入土深，可更好地发挥桩端土的作用，单桩承载力高，桩身刚度大，群桩效应小，可采用较低的配筋率，不需要搬运吊装等多种优点而在地基工程中广泛采用。

1 灌注桩技术在国内外发展现状

国内，20世纪20年代出现了沉管灌注桩。到了50年代，随着大型钻孔机械的发展，出现了钢筋混凝土或混凝土钻孔灌注桩，我国的铁路和公路桥梁大量采用钻孔灌注桩和挖孔灌注桩[2]。我国桩基技术的大量开发始于20世纪80年代，经过十几年实践，基本形成了适用不同地质和现场条件、不同使用要求和承载力的系列化混凝土预制桩和灌注桩成桩工艺。1994年我国制定颁布了《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94），全面系统总结了我国桩基技术设计和施工经验，列入了混凝土预制桩、灌注桩、钢桩等的工艺方法要求和不同桩型适用条件。《建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002》规范进一步制定了5类桩的质量验收标准，标志着我国在桩基技术方面取得了巨大进步[1]。与此同时，钻孔灌注桩的施工工艺也在不断的进步，出现了螺旋钻孔机、钻孔扩底钻机，正反循环钻机及多种异形桩组合工艺等，整体提高了我国钻孔灌注桩的承载性能和施工水平。

美国在第一次世界大战前开发了螺旋钻孔机，当时仅用于钻孔作业，随后推广应用于灌注桩施工[2]。1930年左右，日本出现田木式挖孔桩。醉着钻孔设备的发展，日本的“加藤”、“三菱”等生产的冲击钻，在此基础上发展了冲击钻反复循环钻。1961年报道了在委内瑞拉Maracaibo大桥桥基利用注浆管对桩基进行注浆的方法。随后世界上许多国家在桩基础中应用此项技术，如Parana河桥基、沙特阿拉伯Jeddah-Mecca立交桥桥基等[3]。1983年，第八届国际土力学与基础工程会议上，英、德、法等国的代表分别发表了采用灌浆法提高钻孔灌注桩承载力、减少桩顶沉降的研究论文，此后，工程师们不仅开发出各种各样的装置实现灌浆，而且开始探索灌浆与桩径、桩长之间的关系以及桩端灌浆对侧摩阻力的影响等问题[4-6]。

2 灌注桩技术专利申请情况分析

为了了解灌注桩技术在国内外的专利申请与分布状况，作者依托专利检索与服务系统，以德温特世界专利索引数据库DWPI数据库作为数据来源，进行全面检索，截止2015年12月31日，DWPI检索到5914件与灌注桩技术相关的专利申请，并对其申请量、申请人等信息进行分析。

需要说明的是，由于专利文献从最初提出申请到公开之间要满18个月，因此，对于2015年的统计数据可能不完整，不能完全反应这一年的实际申请数量。

2.1 国内外专利申请量总体趋势分析

国内关于灌注桩的专利申请数量在2005年以前较低，自2005年后专利申请量有了明显持续的增长。2004年中国引进时速200km高铁技术，2004年中长期铁路网规划发布后，中国开始进入高速铁路的大规模建设时期。2008年在全球金融危机的背景下，我国政府出台了相关经济政策，其中包括城市基础设施建设，涵盖了住宅、写字楼、交通、水利等大型工程建设项目，极大的激发了国内建筑行业的发展。交通建筑行业蓬勃发展的同时也带动了相关领域技术的研究和进步，2005年至今灌注桩专利申请量的快速提高也在一定程度上反应出国内建筑行业良好的发展势头以及国民知识产权保护意识的提升。

而国外早在1995年就已经呈现较高的专利申请数量，并一直保持平稳增长的态势。这与国际工程市场行业中房屋建筑业、交通运输业和电力行业工程需求较为稳定的形势密不可分。近几年国外的专利申请量呈现下滑的态势，这在一定程度上反映出国外灌注桩行业技术逐渐走向成熟，同时考虑到国外的建筑行业已经过了蓬勃发展的时期，发达国家城市化已经基本完成，也可能造成基础工程领域技术研究进度的放缓（图1）。

2.2 专利申请人国家分布

在国内外申请人中，中国的专利申请数量排在第一位，日本紧随其后，在该领域占有巨大优势，再次是韩国。说明亚洲地区是基础工程领域尤其是桩基领域的专利申请大国，在灌注桩专利申请领域也占据领先的位置。然而中国是近几年专利申请量才开始有了快速的提高，个人和企业对于专利核心技术保护的重视，与近几年国家和地方政府在这方面提供的强有力支持也是分不开的。与此同时，我们也要清晰的认识到，专利申请大国不代表强国。从国际格局看，国际建筑行业技术发展是呈现明显金字塔形状，发达国家始终居于金字塔顶端部位，掌握着众多核心技术，尤其以日韩企业最为明显。随着建筑行业全球化的步伐加快，国际建筑行业技术集中，对发展中国家而言，正在提出新的挑战。中国作为该行业的专利申请大国，也要更加重视技术创新，提高自身的核心竞争力（图2）。

2.3 主要申请人分析

国内的申请主要由个人申请和工程类企业为主，其中个人申请大都属于建筑行业的技术人员，通过工程实践中积累的一些施工经验申请相关的发明，企业的申请主要集中在几个大型的桩生产企业，反映了国内的一些生产企业对技术研发和保护的重视，对企业自主研发的核心技术的专利布局开始逐步形成。然而建筑施工类企业专利申请比较分散，在一定程度上反映了国内桩基行业内的生产企业和施工企业侧重的不同，施工类企业在灌注桩方面的研发和保护相对薄弱（图3）。

对国外专利申请人的統计分析可以明显看出，申请量排名前10位的申请人基本被日本所囊括，其中清水建设、大成建设、大林组和竹中工务店等建筑业巨头均在前10排行榜上。这些企业经过了多年的技术积累和发展，已经建立了完备的技术体系和施工工艺规范。在日本，施工设计已进入技术竞争领域，以先进的施工技术方案来保证在质量、降低成本、加快进度等方面的优势已经成为行内共识。因此，日本建筑企业常常在诸多方面拥有自己的技术成果，且非常注重知识产权的保护。由此可见日本建筑企业的施工工艺和技术、公司运作模式等处于国际先进水平，值得我国建筑企业学习（图4）。

3 结束语

文章从专利技术分析的角度了解灌注桩领域的技术发展及专利布局情况，了解了世界范围内灌注桩在地基工程领域的发展现状。我国的建筑行业基本上还处于劳动密集型的阶段，要想加快技术创新的步伐，应该从以下几个方面加强：（1）强化技术创新的意识，加大技术创新投入；（2）重视技术人才，我国的建筑施工企业大部分是从比较低端的建筑劳务队伍逐步发展起来的，缺乏现代企业的意识，面对未来的市场竞争，建筑施工企业必须树立人才的观念；（3）还要进一步提高国内公司、个人申请人的专利保护意识，坚持推进知识产权战略，尤其重视对核心技术相关专利的保护。

参考文献

[1]江正荣.地基处理与桩基施工技术的新进展[J].建筑技术，2003，3（34）：168-170.

[2]祝世平.全螺旋灌注桩承载特性的研究[D].中南大学，2007.

[3]肖华溪.深厚软土桩基后注浆技术试验与研究[D].中南大学，2009.

[4]朱炯.深基坑施工研究综述[J].彭城职业大学学报，2002，4：22-25.

[5]曾凡新.我国常用地基处理技术综述[J].化工矿产地质，2004，4：248-252.

[6]何健.端夯扩砼灌注桩应用的研究[J].安徽建筑，1995，1：26-29.