发明创造名称：扩径混凝土管桩及扩径装置和扩径方法
外观设计名称：
决定号：190692
决定日：2019-09-23
委内编号：1F264242
优先权日：
申请（专利）号：201610563612.0
申请日：2016-07-18
复审请求人：浙江水利水电学院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：闫骏霞
合议组组长：欧岚
参审员：孙丽艳
国际分类号：E02D5/50;E02D5/62;E02D15/04
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与一篇现有技术相比存在区别特征，该现有技术没有给出采用该区别特征解决其技术问题的启示，也没有证据证明该区别特征是本领域的公知常识，并且该区别特征使得整个技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求相对于该现有技术具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610563612.0，发明名称为“扩径混凝土管桩及扩径装置和扩径方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为浙江水利水电学院，申请日为2016年7月18日，公布日为2016年10月12日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年10月22日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4相对于对比文件1（KR0136958B1，公开日为1998年5月15日）以及公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日提交的说明书附图、说明书摘要、摘要附图；2018年1月19日提交的说明书第[0001]-[0015]段、权利要求第1-4项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 扩径混凝土管桩及扩径装置，由混凝土管桩（1）、嵌固带（2）、小圆孔（3）、止回阀（4）、灌浆管（5）、压力气管（6）、橡胶空气上腔（7）、橡胶空气下腔（8）、橡胶空气上腔气孔（9）、橡胶空气下腔气孔（10）、出浆孔（11）、混凝土管桩扩径环状带（12）、止回阀端头（41）、橡胶垫（42）、导向杆（43）、拉力弹簧（44）、矩形截面环（45）、支杆（46）、弹性倒刺（47）、连接杆（48）、弹簧挂圈（49）组成,其特征在于：所述的混凝土管桩（1）每节至少设置一道嵌固带（2），每道嵌固带（2）范围的桩管上至少设置两个等距小圆孔（3）;所述的嵌固带（2）、小圆孔（3）在混凝土管桩制造时由模具内侧凸起制成;所述的止回阀（4）安放在小圆孔（3）上;所述的压力气管（6）固定设置在灌浆管（5）外侧。
2. 如权利要求1所述的扩径混凝土管桩及扩径装置，其特征在于：所述的橡胶空气上腔（7）和橡胶空气下腔（8）分别与灌浆管（5）固定设置在一起，未充气时小于混凝土管桩内径;所述的橡胶空气上腔气孔（9）、橡胶空气下腔气孔（10）开设在压力气管（6）上;所述的灌浆管（5）下端封闭，出浆孔（11）开设在灌浆管（5）上。
3. 如权利要求1所述的扩径混凝土管桩及扩径装置，其特征在于：止回阀端头（41）内侧设置橡胶垫（42）；导向杆（43）固定设置在止回阀端头（41）上，导向杆外接圆直径略小于矩形截面环（45）内径；弹性倒刺（47）固定设置在支杆（46）前端；支杆（46）固定设置在矩形截面环（45）上；弹簧挂圈（49）固定设置在连接杆（48）上；连接杆（48）与支杆（46）固定设置；拉力弹簧（44）将止回阀端头（41）机构与矩形截面环（45）机构拉结在一起。
4. 一种使用如权利要求1-3任一权利要求所述的扩径混凝土管桩及扩径装置的扩径方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将组装好的止回阀（4）插入扩径混凝土管桩小圆孔（3）；
第二步，按普通混凝土管桩施工方法，将扩径混凝土管桩分节压入土层至设计标高；
第三步，将灌浆管（5）放入扩径混凝土管桩内，出浆孔（11）位于最下层嵌固带（2）范围；
第四步，通过压力气管（6）向橡胶空气上腔（7）、橡胶空气下腔（8）充入高压气体；
第五步，通过灌浆管（5）压力灌入高强度水泥砂浆，灌入量按设计扩径体积控制；
第六步，停止压力灌浆(止回阀自动关闭)，卸掉高压气体（橡胶空气上腔（7）、橡胶空气下腔（8）收缩）；
第七步，上移灌浆管（5），使出浆孔（11）位于上一层嵌固带（2）范围；
第八步，重复第四步至第七步，按设计要求完成全部压力灌浆, 扩径完成。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月30日向国家知识产权局提出了复审请求，未提交修改文本。复审请求人认为：1、对比文件是利用管桩（代替灌浆管）灌浆的地基处理方法，要解决的技术问题是处理软弱土层（地基问题），使用的灌浆材料为胶结材料，如黏土浆液、水泥浆液、玻璃胶……；本申请扩径混凝土管桩及扩径装置和扩径方法要解决的技术问题是扩大桩径（深基础问题），使用的材料为高强度水泥砂浆。地基和基础是完全不同的两个概念，对比文件针对的对象、要解决的技术问题、所采用的技术方案与本申请完全不同。2、本申请扩径后的管桩就像一根木棍间隔一定距离串着一串鹌鹑蛋一样，而管桩周围的土层没有发生任何变化；对比文件灌浆后的管桩没有任何变化，而管桩间的土层被胶结材料胶结成一体，即所谓“水泥土”，二者是完全不同的东西。
经形式审查合格，国家知识产权局受理了该复审请求，于2018年11月7日发出复审请求受理通知书，并将案卷转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年6月14日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-4相对于对比文件1和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见，通知书中指出：1、对比文件1公开了一种地面加固埋桩法，并非如复审请求人所说利用管桩代替注浆管灌浆，其最后形成的也是一种管桩基础， PC桩2留在地下与向外突出的地4一起作为基础加固地基，因此落入本申请“扩径混凝土管桩”的保护范围。2、本申请中注浆浆液冲出止回阀进入管桩外土层，必然与土层相互渗透凝结最终形成扩大体，而并非管桩周围土层没发生任何变化；对比文件1中的快速凝固灌浆材料由喷嘴8喷出，首先填充管桩周围空隙然后渗透进周围土壤，凝结而形成向外突出的地4，管桩与周围土层经历了渗透凝结过程，并非没有任何变化。
复审请求人于2019年6月18日提交了意见陈述书和修改文件，之后于2019年6月24日再次提交了意见陈述书和修改文件。申请文本的修改如下：1、将原专利名称“扩径混凝土管桩及扩径装置和扩径方法”更改为“串字状扩径混凝土管桩及扩径装置和扩径方法”； 2、将原从属权利要求2、3以及原方法权利要求4并入权利要求1，形成新的权利要求1；在新的权利要求1中增加了“混凝土管桩扩径环状带（12）由高强度水泥砂浆压注凝聚而成”。
复审请求人认为：1、对比文件1地面加固埋桩法，形成的不是“扩径管桩”，而是“利用管桩灌注的灌注桩”。地4仅仅是以管桩为核的灌注桩外套，是将小直径管桩通过灌浆变成大直径的灌注桩。对比文件1采用的是预成孔，噪音大、污染严重，由于是非挤土桩，桩周土对桩的摩擦力消失为零，只能靠灌浆填充桩2与桩孔6之间的空间凝结成向外突出的地4进行恢复桩2的摩擦力。2、本申请要解决的技术问题是管桩串字状扩径，提高管桩承载力。所采取的技术方案均是围绕管桩直径串字状增加设置。本申请中：1）、管桩桩周设置嵌固带、压入的高强度水泥砂浆能保证扩径环状带与管桩真正成为一体；2）、串字状扩径环状带能节省压入的高强度水泥砂浆材料用量；3）、扩径环状带呈串字状分布，灌入量按设计扩径体积控制，设计时是根据土层承载力不同，设计不同尺寸的扩径环状带，土层承载力越高扩径环状带越大，土层承载力越低扩径环状带越小甚至不制作，均质土层扩径环状带可设计成相同。有益效果是既可以充分利用土层的承载力，又可以节省高强度水泥砂浆材料用量，每个扩径环状带底面，土层都能提供端承力，而同一土层，端承力是其摩擦力的（10-20）倍左右，多层扩径环状带可以几倍几十倍地提高管桩的承载能力，本申请的扩径管桩形状、作用、产生的有益效果是对比文件1无法比拟的。在答复复审通知书时提交的权利要求书为：
“1. 串字状扩径混凝土管桩及扩径装置，由混凝土管桩（1）、嵌固带（2）、小圆孔（3）、止回阀（4）、灌浆管（5）、压力气管（6）、橡胶空气上腔（7）、橡胶空气下腔（8）、橡胶空气上腔气孔（9）、橡胶空气下腔气孔（10）、出浆孔（11）、混凝土管桩扩径环状带（12）、止回阀端头（41）、橡胶垫（42）、导向杆（43）、拉力弹簧（44）、矩形截面环（45）、支杆（46）、弹性倒刺（47）、连接杆（48）、弹簧挂圈（49）组成,其特征在于：所述的混凝土管桩（1）每节至少设置一道嵌固带（2），每道嵌固带（2）范围的桩管上至少设置两个等距小圆孔（3）;所述的嵌固带（2）、小圆孔（3）在混凝土管桩制造时由模具内侧凸起制成;所述的止回阀（4）安放在小圆孔（3）上;所述的压力气管（6）固定设置在灌浆管（5）外侧；所述的橡胶空气上腔（7）和橡胶空气下腔（8）分别与灌浆管（5）固定设置在一起，未充气时小于混凝土管桩内径;所述的橡胶空气上腔气孔（9）、橡胶空气下腔气孔（10）开设在压力气管（6）上;所述的灌浆管（5）下端封闭，出浆孔（11）开设在灌浆管（5）上；止回阀端头（41）内侧设置橡胶垫（42）；导向杆（43）固定设置在止回阀端头（41）上，导向杆外接圆直径略小于矩形截面环（45）内径；弹性倒刺（47）固定设置在支杆（46）前端；支杆（46）固定设置在矩形截面环（45）上；弹簧挂圈（49）固定设置在连接杆（48）上；连接杆（48）与支杆（46）固定设置；拉力弹簧（44）将止回阀端头（41）机构与矩形截面环（45）机构拉结在一起；混凝土管桩扩径环状带（12）由高强度水泥砂浆压注凝聚而成；串字状扩径混凝土管桩的扩径方法包括以下步骤：
第一步，将组装好的止回阀（4）插入混凝土管桩小圆孔（3）；
第二步，按普通混凝土管桩施工方法，将混凝土管桩分节压入土层至设计标高；
第三步，将灌浆管（5）放入混凝土管桩内，出浆孔（11）位于最下层嵌固带（2）范围；
第四步，通过压力气管（6）向橡胶空气上腔（7）、橡胶空气下腔（8）充入高压气体；
第五步，通过灌浆管（5）压力灌入高强度水泥砂浆，灌入量按设计扩径体积控制；
第六步，停止压力灌浆(止回阀自动关闭)，卸掉高压气体（橡胶空气上腔（7）、橡胶空气下腔（8）收缩）；
第七步，上移灌浆管（5），使出浆孔（11）位于上一层嵌固带（2）范围；
第八步，重复第四步至第七步，按设计要求完成全部压力灌浆, 扩径完成。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在复审程序中修改了权利要求书和说明书，经合议组审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审请求审查决定针对的文本为：申请日提交的说明书附图、说明书摘要、摘要附图；2019年6月24日提交的说明书第[0001]-[0014]段、权利要求第1项。
2、具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定的创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
如果一项权利要求与一篇现有技术相比存在区别特征，该现有技术没有给出采用该区别特征解决其技术问题的启示，也没有证据证明该区别特征是本领域的公知常识，并且该区别特征使得整个技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求相对于该现有技术具备创造性。
就本案而言，权利要求1要求保护一种串字状扩径混凝土管桩及扩径装置。
经合议组核查，对比文件1公开了一种地面加固埋桩法，并具体公开了以下技术特征（参见说明书具体实施方式部分，附图1-10）：包括PC桩2，其具有内部空腔10，在PC桩2的外周表面的预定位置安装喷嘴8，预先在地面钻出桩孔6，将PC桩2插入桩孔6至设计标高；处于非扩展状态的封隔器12穿过内部空腔10插入PC桩2，封隔器12由诸如橡胶之类的可拉伸材料制成，该可拉伸材料通过注入气压、水压或液压之类的流体压力而膨胀。当流体压力施加到封隔器12并且它被充气时，它与桩2的内表面紧密密封，在两个封隔器12之间形成与外界隔离的空间14，如图2所示。密闭空间14仅通过封隔器12中心安装的管16向外打开（即通过管16向封隔器12充气），管16连接到灌浆设备，并且诸如水泥、水、快速凝固灌浆材料被施加到PC桩2的内部空腔10中，如图2所示，管16具备出浆口。如果使用快速凝固灌浆材料，会渗透到土壤中，填充桩2与桩孔6之间的空间中以使它们凝结，使得桩2和地面4的摩擦力和支撑力得以增加。PC桩2的喷嘴8具有止回阀的功能，喷嘴8可以插入已完成的PC桩2中，也可以与PC桩2一起制造完成。插入的喷嘴8在外周表面上具有带齿表面18，喷嘴8的出口侧直径比入口侧直径宽，止回球20自由地容纳在其内部，从而可以阻挡窄直径的入口。止回球20由杆件22保护不会释放到外面。杆件22是直线或十字形。喷嘴8在PC桩2中的安装位置可以根据地面条件适当地确定。
由此可见，对比文件1公开了一种混凝土管桩及成桩装置，由PC桩、喷嘴8的入口侧（相当于本申请中小圆孔）、喷嘴8、灌浆及注气管16、上下两个封隔器12（相当于本申请中橡胶空气上腔和橡胶空气下腔）、封隔器12上的气孔（由于对比文件1是通过管16向封隔器12注入空气，因此在封隔器12上存在气孔属于隐含公开内容）、管16上具有出浆孔，上下封隔器12分别与管16固定设置在一起，未充气时小于PC桩2内径并且穿过空腔10插入，上下封隔器12上的气孔开在管16上（隐含公开），在对上下两个封隔器12之间注浆时，管16下端封闭（参见图2），出浆孔开设在管16上。对比文件1还公开了该混凝土管桩及成桩装置的成桩方法，包括预先在地面钻出桩孔6，将PC桩2插入桩孔6至设计标高；将处于非扩展状态的封隔器12穿过内部空腔10插入PC桩2，通过管16向封隔器12充气形成与外界隔离的空间14；通过管16进行灌浆，形成向外突出的结构，客观上部分扩大了桩体直径。
修改后的权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1相比，其区别至少在于：本申请中混凝土管桩形成串字状扩径，混凝土管桩每节至少设置一道嵌固带，管桩施工时采用分节压入土层的沉桩方式，注入高压气体形成封闭空间后通过灌浆管灌入高强度水泥砂浆，灌入量按设计扩径体积控制，然后停止灌浆，卸掉高压气体，上移灌浆管，使出浆孔位于上一层嵌固带范围，按照设计要求全部压力灌浆，最终形成串字状扩径的混凝土管桩。基于上述区别特征，本申请实际解决的技术问题是如何设计一种管桩在节省成本的同时能够进一步提高管桩承载能力。
驳回决定认为，对比文件1公开了一种扩径混凝土管桩及扩径装置，其公开了混凝土管桩每节至少设置一道嵌固带，上述区别中管桩施工时采用分节压入土层的沉桩方式是多节管桩施工的常规步骤，灌浆的灌入量按设计扩径体积控制是本领域的公知常识，对于需要多处扩径的管桩，选择充放气并且移动灌浆管来实现多处扩径是容易想到的技术措施。
前置审查意见认为，在对比文件1公开内容的基础上，本领域技术人员能够得出从喷嘴出来的灌浆体首先会在喷嘴外周面附近固化，喷嘴附近积累的混凝土要更多，从而形成扩大头并且也能够分段形成扩径环状带，从而该混凝土和管桩会凝结在一起，增强管桩的摩擦力，成为一个整体。
合议组经审查后认为：对于本申请，首先由于采用了分节压入的沉桩方式，本申请的管桩在压入土层的过程中将桩位土体挤向四周，使得桩体与土体紧密接触，土体摩擦力大大提高，并且由于在混凝土管桩桩周设置嵌固带，使得压入的高强度水泥砂浆形成的扩径环状带与管桩嵌合在一起，管桩承载力得以提升；其次，本申请通过在混凝土管桩上间隔设置嵌固带以及区别中相应扩径工艺的设置，使得形成的扩径环状带呈串字状分布，这样就可以实现灌浆材料的灌入量按设计扩径体积控制，可以充分利用土层的承载能力，节省高强度水泥砂浆的用量，通过多层扩径环状带可以大大提高管桩的承载力。因此，虽然单独看区别中的施工步骤均是本领域常规技术手段，但是本申请通过混凝土管桩上间隔嵌固结构的设置，再配合施工过程中针对该结构特定的施工工艺，最终形成了混凝土管桩串字状扩径环状带，极大地提高了管桩承载力，并且在施工中能够按需控制灌入量，节省灌浆材料。即本申请权利要求中的各个特征作为一个整体综合发挥作用，取得了有益的技术效果。
再看对比文件1，其解决的技术问题是针对现有技术中打桩引起的振动和噪声污染，采用预成桩孔，将桩插入桩孔的方式成桩，然后通过封隔器压入浆液填充桩孔间隙并使得浆液渗入周围土壤以增加桩的摩擦力和支撑力。对比文件1并没有公开在混凝土管桩上设置嵌固带的技术特征，虽然对比文件1的附图公开了注入的浆液与桩孔周围土体接触并形成向外突出结构，但是其不能形成本申请中串字状扩径的结构，即对比文件1没有公开形成串字状扩径的相关技术内容。由于对比文件1的技术方案已经很好地解决了其技术问题，因此其未给出通过形成串字状扩径来提高管桩承载能力并且节省材料用量的技术启示，并且也没有证据证明上述区别是本领域的公知常识，因此本领域技术人员没有动机对对比文件1进行改进，使其形成串字状扩径混凝土管桩。因此，对比文件1无法形成本申请中串字状扩径的管桩形状，也不能实现本申请串字状扩径混凝土管桩所带来的有益效果。
综上所述，对本领域技术人员而言，权利要求1所要求保护的技术方案相对于对比文件1是具备创造性的，故经过复审请求人修改后的权利要求1已经克服了驳回决定、前置审查意见、复审通知书中所指出的不具备创造性的缺陷。
根据上述事实和理由，合议组作出如下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年10月22日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门以下述文本为基础继续进行审批程序：
2019年6月24日提交的说明书第[0001]-[0014]段、权利要求第1项；
申请日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书附图。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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