摘 要：基坑逆作法施工無需進行大開挖，克服了大開挖施工中對環(huán)境影響大，建設周期長等問題。本文通過檢索基坑逆作法的相關專利，對檢索結(jié)果進行了專利狀況的分析，包括申請趨勢、地域分布、各國研發(fā)實力、主要申請人、技術(shù)分布等，以期從宏觀上對基坑逆作法進行整體、全面的梳理。

關鍵詞：逆作法；基坑；樁柱調(diào)垂；專利分析

一、概述

隨著中國城市建設的跨越式發(fā)展，大規(guī)模的高層建筑地基基礎與地下室、大型地下商場、地下停車場、地下車站、地下交通樞紐、地下變電站等的建設中都面臨的深基坑工程的問題。傳統(tǒng)的基坑明開挖順做施工過程，需要先做好支護，然后才能進行結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，結(jié)構(gòu)施工完成后，再拆除支護，逐層向下施工，遵循 “豎向分層、縱向分區(qū)段、先支后挖”的原則[1]。由于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的復雜多變、環(huán)境保護要求越來越高，順做法大開挖的特點，對周圍環(huán)境的影響非常大，在建筑物密集的地方是無法忍受大開挖的施工要求的。而逆作法正式順應這種需求而產(chǎn)生的一種環(huán)境友好型的施工方法。逆作法施工無需進行大開挖，先沿地下結(jié)構(gòu)四周施工地下連續(xù)墻或其它支撐機構(gòu)作為地下工程施工期間的基坑圍護機構(gòu)，同時在建筑物內(nèi)部有關位置澆筑或者打入中間支撐柱或樁，作為在地下結(jié)構(gòu)底板封底前承受上部結(jié)構(gòu)的自重和施工荷載的支撐，然后施工底面一層樓板結(jié)構(gòu)作為連續(xù)墻的橫向支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底[2]。與傳統(tǒng)的深基坑施工方法相比，逆作法具有保護環(huán)境、節(jié)約社會資源、縮短建設周期等諸多優(yōu)點，它克服了常規(guī)臨時支護存在的諸多不足之處，是進行可持續(xù)發(fā)展的城市地下空間開發(fā)和建設節(jié)約型社會的有效技術(shù)手段。

本文以專利信息為基礎，通過分析逆作法技術(shù)的相關技術(shù)和專利布局，了解當前該技術(shù)的競爭格局以及國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀。通過在德威特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（DWPI）中進行檢索，并通過Incopat、CNABS等數(shù)據(jù)庫進行了補充，截止2018年2月，共檢索到逆作法施工技術(shù)的相關專利數(shù)據(jù)為1955項專利族，對應的專利數(shù)量為3426件，同時對檢索結(jié)果進行了數(shù)據(jù)整理和專利技術(shù)脈絡分析。

二、基坑逆作法專利技術(shù)的整體情況

1.發(fā)展趨勢分析

圖1是基坑逆作法技術(shù)的全球?qū)＠暾埩康内厔輬D。從圖1中可以看出，1979年前，本領域?qū)＠暾埩勘容^零星，屬于技術(shù)發(fā)展的萌芽期，此時期的專利申請大部分都集中在地下連續(xù)墻與主體結(jié)構(gòu)的連接，豎向支撐結(jié)構(gòu)的整體體系方面。1979至1988年逆作法技術(shù)領域的專利申請量開始平穩(wěn)增加，在1989年后形成了一個小的申請高峰，為技術(shù)發(fā)展的導入期。2005年以后，逆作法技術(shù)進入快速發(fā)展期，年專利申請量在50項以上，尤其在2012年之后專利申請量增速更快，2016年以后年專利申請量達到200項以上。從圖1來看，2017年后申請量呈現(xiàn)降低態(tài)勢，這與發(fā)明專利申請公開時間滯后有關，2016及2017年的大部分發(fā)明專利申請還處于未公開和未收錄狀態(tài)，故越接近檢索截止日的年份，其統(tǒng)計數(shù)據(jù)受上述公開因素的影響程度越大。

2.專利申請國家/地區(qū)分布

圖2為專利申請國家/地區(qū)分布圖，從圖2中可以看出，全球?qū)＠暾堉饕性谥袊?、日本、韓國、歐洲和美國。日本是在逆作法技術(shù)涉及的理論和施工工藝方面研究最多的國家，其逆作法技術(shù)的研究代表著逆作法施工的發(fā)展方向。這些國家和地區(qū)也是逆作法技術(shù)中的重要市場布局的地域，因此全球各大申請人在這些國家和地區(qū)的專利申請和布局也最為密集。

3.逆作法主要技術(shù)分布

圖3顯示逆作法技術(shù)全球?qū)＠暾埣夹g(shù)分布，由圖3中可以看出，對于逆作法技術(shù)研究主要集中在圍護結(jié)構(gòu)和豎向支撐結(jié)構(gòu)，兩者的專利申請數(shù)量占總申請量比例接近70%。地下連續(xù)墻剛度大、自重大、承載力好，是重要的圍護結(jié)構(gòu)，對于其施工工藝及關鍵技術(shù)的研究相對較多，也較為成熟。豎向支承樁柱指采用鋼立柱插入樁基的逆作法豎向支承系統(tǒng)形式，是基坑逆作實施期間的關鍵構(gòu)件。作為逆作體系中的核心構(gòu)件，在施工中，豎向支承樁柱的垂直精度要求是確保逆作工程質(zhì)量、安全的核心要素，決定著逆作技術(shù)的深度與高度。

4.專利申請人分析

圖4為逆作法相關技術(shù)專利申請人國別分布圖，從中可以看出，逆作法技術(shù)來源國主要中國、日本、韓國、澳大利亞、奧地利和美國。除中國以外，日本在技術(shù)來源國中占據(jù)絕對優(yōu)勢。

圖5和表1是逆作法全球?qū)＠暾埖膶＠麢?quán)人代碼排名，通過排名可以看出，日本企業(yè)的專利申請量占據(jù)絕對的優(yōu)勢，這也說明了日本在逆作法技術(shù)領域的領先地位。中國企業(yè)在逆作法領域的研究也不容小覷，尤其是上海建工集團（含其子公司及下屬公司）的專利申請量排名第二位，其對逆作法技術(shù)及應用研究在中國處于領先地位。

國外的申請人中，日本在逆作法領域的專利申請數(shù)量最多，也是逆作法技術(shù)設計理論和施工工藝方面研究最多的國家。日本的株式會社大林組、株式會社竹中工務店、大成建設株式會社、清水建設株式會社和鹿島建設株式會社在逆作法領域的專利申請量排名靠前，在逆作法的施工工藝和理論研究方面均處在行業(yè)領先地位。

圖6是日本主要申請人的專利申請趨勢圖，從圖6中可以看出，五位申請人的專利申請趨勢不盡相同。竹中工務店在逆作法技術(shù)的專利申請最早，從1989年開始逆作法的第一件專利申請。鹿島建設和清水建設在2000年的專利申請量最多，年申請量10件以上。對于五家企業(yè)來說，1996-2001年是一個小的申請高峰，沉寂一段時間后，進入2010年以后，申請量又開始穩(wěn)步上升。

圖7是主要申請人的技術(shù)分布，從圖7中可知，五位主要申請人在逆作法技術(shù)的專利申請主要集中在豎向支撐結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)。大林公司、竹中工務店和大成建設在豎向支撐結(jié)構(gòu)的專利申請量較多，而清水建設和鹿島建設在圍護結(jié)構(gòu)的專利申請量較多。在土方開挖方面，大成建設和大林公司的專利申請量比其他公司要多。

表2為中國專利申請中的申請人國別，從表2可以看出盡管日本在逆作法技術(shù)領域占絕對優(yōu)勢，但是日本在中國申請的相關專利卻并不多，這一方面反映了日本中對中國市場的預期不高，另一方面，也為中國企業(yè)提供了豐富的可用現(xiàn)有技術(shù)。

三、總結(jié)

從總體上看，該領域的全球?qū)＠暾埩砍蔬f增趨勢，特別是步入二十一世紀以后，隨著城市地下空間開發(fā)需求的增加，逆作法的相關技術(shù)也隨之進入了快速增長時期。日本在逆作法領域已經(jīng)形成了一批專業(yè)化程度極高的企業(yè)，在豎向支撐結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)方面布局了大量專利。盡管如此，日本企業(yè)在中國申請的逆作法專利數(shù)量卻比較少，這為中國企業(yè)提供豐富的可供免費使用的現(xiàn)有技術(shù)。

從對逆作法的專利申請的技術(shù)分布來看，豎向支撐和圍護結(jié)構(gòu)方面的專利分布數(shù)量最多，特別是豎向支撐技術(shù)屬于逆作法體系中核心技術(shù)，各大企業(yè)競相在這一領域布局專利，也是我國目前研發(fā)的重點方向。施工中，豎向支承樁柱的垂直精度要求是確保逆作工程質(zhì)量、安全的核心要素，決定著逆作技術(shù)的深度與高度。因而與之相對應的豎向支承柱調(diào)垂設備及糾偏技術(shù)的不斷發(fā)展，亦是逆作技術(shù)不斷進步、成熟、發(fā)展的縮影。

在逆作法施工工藝方法中，日本企業(yè)技術(shù)已經(jīng)達到了相當高的水平，對于本文分析的技術(shù)主題而言，國內(nèi)企業(yè)一方面應當持續(xù)跟進關注專業(yè)化程度較高的建筑施工公司，如OHBA、TKEN和TAKJ等公司的相關專利技術(shù)布局，通過深入分析國外專利，從中汲取技術(shù)線索，給予企業(yè)后續(xù)的研發(fā)以有力的借鑒與支持，特別是針對并未在中國申請的專利，可以充分利用其先進的專利技術(shù)為本企業(yè)服務；另一方面，還要特別注意對市場國的專利進行分析，提前對障礙專利進行分析、規(guī)避或無效，或提出改進型申請等措施，避免出現(xiàn)投入研發(fā)和設計后的侵權(quán)損失。

參考文獻：

[1]王允恭.《逆作法設計施工與實例》.中國建筑工業(yè)出版社. 2012.01

[2]《地下建筑工程逆作法技術(shù)規(guī)程》.JGJ165-2010.2011.08

作者簡介：

李小永（1977--）女，上海建工集團股份有限公司知識產(chǎn)權(quán)部經(jīng)理，中級專利工程師，碩士，研究方向：建筑施工裝備。