扩底桩专利技术分析

范丽超高杰 李悦徐天杰张瑾谢芳

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南 郑州　450002）

扩底桩专利技术分析

范丽超高杰 李悦徐天杰张瑾谢芳

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南 郑州450002）

本文以国内外专利申请数据库中与底部设有扩大头或扩大部分的桩相关的专利文献为基础，对扩底桩领域的专利申请状况进行统计分析，重点研究了该领域的重要申请人分布及其代表性专利，总结了扩底桩的技术发展路线。

扩底桩；专利

伴随着城市化进程的快速发展，城市人口拥挤，对建筑面积需求越来越多，超高层建筑对桩基础的承载力和抗拔力提出更高要求。扩底桩是在桩底形成一个扩大头，是一种桩端支承为主，桩周侧摩阻力为辅的桩型，兼顾地基强度和施工成本，已经成为桩基础领域的一个重要分支和研究热点。本文从扩底桩成桩原理和适用范围展开，分析该领域专利分布情况，梳理其技术发展脉络，挖掘重要申请人改进方向，介绍该领域的研发热点并预期其发展趋势。

1　扩底桩领域全球专利申请统计

检索的数据库选用外文数据库（VEN）和中文摘要数据库（CNABS），鉴于扩底桩领域分类号相对准确，此次检索的检索策略为以分类号为主，以关键词为辅。检索截止日期为2016年6月3日。根据申请年份及数据库的不同，分别整理检索结果，得出扩底桩领域从1980年至今各年份的全球申请量数据，绘制出图1。

图1 扩底桩领域专利申请量变化趋势

由图1可知，在1995年以前，扩底桩领域的相关专利申请较少，处于萌芽期；1995年-2005年的10年间，全球专利申请量的数量增长较平稳，属于上升期；在2006-2008年间，由于大量国内个人申请的出现，致使扩底桩领域的全球申请量呈现“井喷”趋势，属于高峰期，这充分说明了大家对知识产权的保护意识迅速增强，越来越多的研究者向专利申请部门申请专利保护；2008年之后，该领域的技术发展处于平稳增长阶段。综观国内外申请量，从2000年开始，国内申请量开始超越国外申请量，2016年的部分申请还没有公开，但是国内申请量依然高于国外申请量，可以预见，专利申请总量依然较为可观。可见，我国申请人进入该技术领域较晚，但是近期技术较国外申请人更为活跃，国外申请人的申请已经较为平缓。

2　重要申请人分布及代表性专利

2.1 申请人类别及不同国家申请量情况

1）在国内外的申请人中，个人申请占据了总申请量的80%，次之为公司申请，占据了总申请量的17%，再次之为高校申请，占据了总申请量的3%；这表明我国广大学者及研究人员的专利意识普遍增强，且国内外相关科研单位、生产厂家都相应加大了对扩底桩技术的研究力度。

图2 扩底桩领域专利申请人类别

图3 不同国家申请量情况

2）中国、日本、苏联是申请量的主要贡献者，使得扩底桩技术的发展呈现三分天下的局面，其中，中国以63%的申请量位居第一，其次是日本19%；苏联次之占6%；韩国次之，美国和俄罗斯更次之。这反映出欧美国家虽然是扩底桩技术的发源地，但是亚洲国家更重视扩底桩技术的专利布局。

2.2 国内重要申请人

根据CNABS数据库检索得出的情况，对扩底桩领域的重要申请人进行统计分析并进行排名，最终得出国内重要申请人排名如表1：

可见，在扩底桩领域，扩底桩领域的申请量主要集中在个人申请人，主要申请人为王国奋、童乐天、王继忠、王茂华，其申请量占到了我国在扩底桩领域的总申请量的33%，且扩底桩领域的专利申请量集中在南方省份，这与我国经济发展分布情况相适应；企业及高校作为申请人的相关申请量较少，代表申请人为河海大学。

表1 中国专利申请中第一申请人申请量统计

另外，经检索浏览发现，在外文数据库中搜到的中国申请多为中文专利对应的英文翻译，真正申请的外文专利或PCT专利较少，这说明我国在扩底桩领域的技术发展较为落后，国外相关公司或高校的专利申请重点仍是在国内，体现了外国公司提前在中国进行专利布局的特点。

2.3 重要申请人的核心专利

截至2016年6月3日，王国奋涉及桩技术的申请量为184项，其中涉及扩底桩的申请量为80项，其专利申请从1996年开始萌芽，在2007年-2008年间，以每年20-30件的申请量达到巅峰，之后每年的增长量渐渐趋于平稳，以王国奋为核心的团队在扩底桩领域专利申请量的震荡式变化，反映了其对于扩底桩领域技术已完成专利布局。其核心专利如下：

1）CN2294295Y是王国奋最早的一篇关于扩底桩的专利，其开创了采用预制桩身和现浇钢筋混凝土底座、桩身和底座通过插筋进行对接锚固形成整根桩的先河，大大提高了桩的承载力和抗拔力；

图4 王国奋代表专利发展状况

2）鉴于CN2294295Y底座扩径半径有限，王国奋又提出了一种改进的沉管预制多级扩底桩-CN1827925A，其通过对桩身类型、桩身截面、桩身直径、桩身长度的变化和组合，可根据土体承载力的不同组合成不同受力情况的桩体，使得桩体始终在经济合理的状态下工作；

表2 王国奋专利分析表

3）CN1920182A对桩基的成孔方式进行了改进，其采用爆破的方式形成扩底桩孔，并在桩孔中放入放射状钢筋和硬土，从沉管口现浇砼形成现浇砼底座，并通过预制桩身底部的插筋与预制桩身对接锚固成一体；

王国奋在扩底桩领域的专利申请情况如表2。王国奋的申请主要集中现浇这一技术分支，并涉及到爆破，从1996年开始研究扩底桩，就一直将重点放在现浇这一分支，并且在经过一段相当长时间的发展后，对现浇这一方式进行了诸如桩型、桩身外表面、桩长、配筋等多方位的改进，并成为了扩底桩领域的领军人物之一。

3　扩底桩的技术发展路线

总结中外扩底桩发展历程，绘制其发展脉络技术路线图如图5所示。

图5 扩底桩发展脉络技术路线图

扩底桩的专利申请始于上世纪70年代初，根据扩底桩形成底部扩大头的方法不同，又可分为机械扩底桩Ⅰ、压力注浆扩底桩Ⅱ、夯扩桩Ⅲ、膨胀材料扩底桩Ⅳ、爆炸扩底桩Ⅴ和囊袋元件膨胀扩底桩Ⅵ。美国、德国和日本在上世纪70年代获得了上述类型扩底桩的本国早期专利权。中国自上世纪80年代至90年代初，实现对上述所有类型扩底桩的改进申请，并首次提出了挤扩支盘灌注桩技术。

目前扩底桩领域的热点研究主要体现在节约成本、增加强度和提高操作可控性三个方向，例如爆破扩底桩的装药方式、点火线路的改进；膨胀材料扩底桩采用通电方式融化塑形热塑性混凝土；机械钻孔扩底桩在扩底装置上安装传感器获取实时监测数据等。预期未来发展方向在如何提高成桩易控性和成本节约。

4　结语

中国在扩底桩领域的专利申请非常活跃，适应国民经济发展阶段，可以预见对其发展研究还将持续升温。通过本文梳理可以看出，国内在本领域主要为个人申请，产业应用薄弱，因此在成桩技术的可控和成本节约上还有很大的发展空间。

［1］世界知识产权组织.国际专利分类表E部［M］.北京：知识产权出版社，2008.

［2］马智杰等.扩底桩的发展与应用［J］.水利水电科技进展，1998（5）：49-64.

［3］国家知识产权局专利局人事教育部.发明专利审查基础教程检索分册［M］.北京：知识产权出版社，2010.

Review of Patent Techonology on the Underreamed Pile

Fan LichaoGao JieLi YueXu TianjieZhang JinXie Fang
（Patent Examination Cooperation Henan Center of The Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002）

Based on the patent documents related to the underreamed pile in the database at home and abroad， this paper analyzes the status of patent applications in the field of the underreamed pile and focuses on the distribution of important applicants in the field and their representative patents，and summarizes the technical development route of the underreamed pile.

underreamedpile；patent

TU473.1

A

1003-5168（2016）06-0058-03

2016-5-22

范丽超（1987-），女，研究实习员，研究方向：水利和基础领域发明专利审查；高杰（1989-），女，研究实习员，研究方向：水利和基础领域发明专利审查，等同于第一作者。