朱靜

摘 要：隨著橋梁工程和港航工程建設(shè)的發(fā)展，深水圍堰項(xiàng)目越來(lái)越多，工程領(lǐng)域亟需一種防水鎖口連接可靠、整體剛度大、防水性能好、費(fèi)用較低、施工快捷的防水圍堰，圍堰施工中的難題是鎖口，因此，鎖口結(jié)構(gòu)改進(jìn)成為設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。該文通過(guò)檢索、統(tǒng)計(jì)、分析鋼管樁鎖口的各主要國(guó)家的專利申請(qǐng)文獻(xiàn)，從而獲得鋼管樁鎖口領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的趨勢(shì)及技術(shù)發(fā)展的方向，針對(duì)鋼管樁鎖口四大結(jié)構(gòu)C-C、C-O、C-T及L-T的技術(shù)構(gòu)成，從專利申請(qǐng)量角度剖析了國(guó)內(nèi)外鎖口領(lǐng)域技術(shù)的整體狀況，為鋼管樁鎖口的技術(shù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼管樁 鎖口 圍堰 專利 分析

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0082-02

橋梁、建筑物等的基礎(chǔ)施工中，經(jīng)常要進(jìn)行除土或是在無(wú)水環(huán)境下施工，為保證施工安全需要進(jìn)行臨時(shí)圍護(hù)，在進(jìn)行水中基礎(chǔ)施工時(shí)一般要修筑圍堰工程，以便進(jìn)行排水挖基和砌筑基礎(chǔ)施工。近年來(lái)隨著施工工藝水平的提高，施工機(jī)械的改進(jìn)和施工方法的進(jìn)步，鋼圍堰也已廣泛地運(yùn)用在深水基礎(chǔ)施工中，使得在超深水中修建基礎(chǔ)成為可能。在水較深且流速較大的河流中，一般采用鋼板樁圍堰、鋼管樁圍堰等。

鎖口鋼管樁圍堰是一種近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的圍堰形式，由于它剛度大、承載力高，又有鎖口止水、土，安全可靠，施工簡(jiǎn)單，是一種較好的基礎(chǔ)施工手段。鎖口鋼管樁圍堰適合于超水深條件下的基礎(chǔ)施工，施工后可拔除重復(fù)使用，不留任何痕跡，因此，不僅經(jīng)濟(jì)，且利于環(huán)境保護(hù)，符合當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的要求。該文將通過(guò)專利文獻(xiàn)對(duì)鋼管樁鎖口技術(shù)進(jìn)行梳理和研究。

1 鋼管樁鎖口技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

該文通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析該領(lǐng)域的技術(shù)分布以及技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，以及該領(lǐng)域的相關(guān)專利作為分析對(duì)象，對(duì)該行業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行研究。

1.1 全球與國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)情況

VEN數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，鋼管樁鎖口最早出現(xiàn)在1940年，之后緩慢的發(fā)展，直至20世紀(jì)90年代，申請(qǐng)量有了顯著的增加，幾乎以直線上升，增長(zhǎng)迅猛，前期增長(zhǎng)緩慢，主要因?yàn)槭┕ぴ跍\水水域，早先的土石、木板等可滿足需求；到20世紀(jì)末，隨著科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，工業(yè)技術(shù)日益加強(qiáng)，土建工程也向深水區(qū)域發(fā)展，由于鋼管樁圍堰剛度大、承載力高，又有鎖口止水、土，安全可靠，施工簡(jiǎn)單，鋼管樁圍堰大量應(yīng)用于實(shí)踐中，因此，有關(guān)鋼管樁鎖口的申請(qǐng)也持續(xù)增加。

CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi)1996年才開始出現(xiàn)鋼管樁鎖口的申請(qǐng)，經(jīng)過(guò)非專利文獻(xiàn)分析，鎖口鋼管樁圍堰是20世紀(jì)80年代從日本引進(jìn)的圍堰結(jié)構(gòu)新技術(shù)，國(guó)內(nèi)在90年代之前，很少有該方面的研究，說(shuō)明我國(guó)對(duì)于鋼管樁圍堰研究起步較晚，發(fā)展緩慢，增長(zhǎng)較慢，在近5年內(nèi)，占據(jù)全球?qū)＠暾?qǐng)份額也在逐年上升趨勢(shì)，在2014年中國(guó)的申請(qǐng)量已經(jīng)占據(jù)全球的16%。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對(duì)鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)以及城市化進(jìn)展而進(jìn)行市政交通建設(shè)的加快，國(guó)內(nèi)的鐵路、公路及市政橋梁建設(shè)也隨之進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，大型跨江跨河橋梁工程不斷出現(xiàn)，一批新的施工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是深水或地質(zhì)條件復(fù)雜的橋梁基礎(chǔ)的施工，也會(huì)對(duì)圍堰結(jié)構(gòu)提出特殊要求。

1.2 主要國(guó)家專利申請(qǐng)情況

日本和中國(guó)為鋼管樁鎖口的申請(qǐng)大國(guó)，其中，排名第一的日本比其他國(guó)家申請(qǐng)量多很多。通過(guò)進(jìn)一步閱讀分析專利文獻(xiàn)，日本是研究應(yīng)用鎖口鋼管樁時(shí)間早、應(yīng)用領(lǐng)域廣、機(jī)械配套綜合程度高的國(guó)家，且申請(qǐng)量非常多。20世紀(jì)60年代以后，日本發(fā)展的鎖口管柱圍堰是將鋼管樁聯(lián)鎖成為一個(gè)整體，建成任何形狀。分析其原因，個(gè)人認(rèn)為與日本特殊的地理環(huán)境有關(guān)，日本屬于島嶼國(guó)家，四面環(huán)海，同時(shí)日本的國(guó)土面積比較小，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)交通及城市擴(kuò)建有更高的要求，從而促進(jìn)了對(duì)鋼管樁鎖口的研究。同時(shí)，進(jìn)一步查閱，20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)在寧波市隔江口修建的寧波大橋主塔橋墩基礎(chǔ)采用了鎖口鋼管樁作為防水圍堰，這也是我國(guó)橋梁基礎(chǔ)施工中第一次采用這種基礎(chǔ)施工方法，因此，鋼管樁鎖口在國(guó)內(nèi)起步晚，但對(duì)鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)以及城市化進(jìn)展而進(jìn)行市政交通建設(shè)的加快，對(duì)于深水或地質(zhì)條件復(fù)雜的橋梁基礎(chǔ)的施工，鋼管樁鎖口有了廣泛的應(yīng)用，伴隨著實(shí)際應(yīng)用的增加，專利申請(qǐng)也有了顯著的增長(zhǎng)。

1.3 鋼管樁鎖口技術(shù)分布情況

該文選取鋼管樁鎖口，通過(guò)對(duì)鋼管樁鎖口的專利文獻(xiàn)收集、標(biāo)引和梳理，對(duì)樣本進(jìn)行研究和分析可知，鋼管樁鎖口主要設(shè)計(jì)C-C、C-O、C-T及L-T等鎖口結(jié)構(gòu)，為了進(jìn)一步保證防水效果，可以在鎖口的空隙中進(jìn)行填充處理。

1.4 全球各鎖口結(jié)構(gòu)申請(qǐng)

該研究分析，鋼管樁鎖口分為C-C、C-O、C-T及L-T鎖口型式，統(tǒng)計(jì)分析得出C-C鎖口申請(qǐng)為65件，C-O申請(qǐng)量為36件，C-T申請(qǐng)量為40件，L-T申請(qǐng)量為10件，即C-C型式的鎖口的應(yīng)用范圍最廣。從技術(shù)角度分析全球各鎖口型式申請(qǐng)量顯示圖，由于在深水區(qū)施工，止水作為圍堰工程施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，如果圍堰止水效果不理想，導(dǎo)致交界外漏嚴(yán)重，影響施工，其中C-C型式的防水效果最好，因此，在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用；其次防水效果為C-O、C-T型式，T-L型式最差。

通過(guò)研究分析，早起出現(xiàn)了C-C和C-T結(jié)構(gòu)形式，且都是簡(jiǎn)單的形式，其防水性能和整體強(qiáng)度都相對(duì)較差，如專利JPS5245121（1977）、JPS5254216（1977）；當(dāng)進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技技術(shù)快速提高，為了將防水性能提高，在鎖孔中進(jìn)行填充，進(jìn)一步提高防水的性能，以此同時(shí)，出現(xiàn)了兩個(gè)新型的鎖口結(jié)構(gòu)C-O和L-T結(jié)構(gòu)；時(shí)間進(jìn)入20世紀(jì)初，各行各業(yè)都有了前所未有的飛速發(fā)展，鎖口結(jié)構(gòu)的發(fā)展不僅僅只限于防水效果，為了提高強(qiáng)度、快速施工、節(jié)約資源，人們進(jìn)行了各種嘗試，其中最有代表性的是JP2008031683（2008），直接在鎖口的接縫處設(shè)置橡膠擋板，由于橡膠具有很好的防水性能，同時(shí)僅在鎖口的接縫處設(shè)置，所以，操作簡(jiǎn)單，防水性能好。此外，全球的鎖口結(jié)構(gòu)的發(fā)展基本上都是在日本，同時(shí)，由于L-T型的防水效果較差，所以，發(fā)展一直較緩慢，防水效果較好的C-C一直處于快速發(fā)展的狀態(tài)。

2 結(jié)語(yǔ)

鋼管樁鎖口具有施工簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)靈活、截面剛度大等諸多特點(diǎn)，逐漸得到廣泛的應(yīng)用。在此背景下，鎖口鋼圍堰作為一種新型圍堰結(jié)構(gòu)鎖口鋼管樁作為近年來(lái)興起的新的圍堰施工方法，具有截面剛度大、適應(yīng)地質(zhì)條件廣、圍護(hù)止水作用合二為一、施工速度快、安全可靠等眾多優(yōu)點(diǎn)，值得在我國(guó)圍堰施工中推廣應(yīng)用，既可提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，還能保證施工安全，對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)工程建設(shè)和在環(huán)境方面的可持續(xù)發(fā)展有十分重大的意義，應(yīng)用前景廣闊，因此，研究該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)是必要的。

參考文獻(xiàn)

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