发明创造名称：一种堤防水泥土搅拌桩施工工艺
外观设计名称：
决定号：197338
决定日：2019-12-11
委内编号：1F288820
优先权日：
申请（专利）号：201810868729.9
申请日：2018-08-02
复审请求人：内蒙古自治区水利水电勘测设计院
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：韩冰冰
参审员：孙丽艳
国际分类号：E02D5/46;E02D15/04;C04B28/00;C04B111/27
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项申请的权利要求与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，而该区别技术特征或是本领域公知常识，或是本领域技术人员不需花费创造性劳动容易确定的，则该权利要求对本领域技术人员来说是显而易见的，从而不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201810868729.9，发明名称为“一种堤防水泥土搅拌桩施工工艺”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为内蒙古自治区水利水电勘测设计院，申请日为2018年8月2日，申请公布日为2018年12月11日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年5月8日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-5相对于对比文件1（“土石坝防渗工程中水泥土搅拌桩的施工技术”，倪晓军，《珠江水运》，2017年第14期，第62-63页，公开日期为2017年7月31日）以及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。驳回决定引用了公知常识证据（以下简称证据一）：《锚固与注浆设备手册》，中国岩石力学与工程学会锚固与注浆分会编，中国电力出版社，2013年10月第一版，第383-385页，公开日期为2013年10月31日。驳回决定所依据的文本为：申请日提交的说明书第[0001]-[0052]段、说明书摘要，2019年4月16日提交的权利要求第1-5项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种堤防水泥土搅拌桩施工工艺，包括以下步骤：
（1）定位起重机或塔架悬吊搅拌机到达制定桩位对中，保持起吊设备水平；
（2）按照设计确定的配合比办制水泥浆，在压浆前将水泥浆液倒入集料罐中；
（3）启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架对地面进行钻孔，按照设定的速度下沉直至达到所需深度；
（4）待达到所需深度之后，用压缩空气输入水泥浆，当水泥浆到达出浆口后喷浆搅拌30s，然后按照设定的速度进行反向旋转提升至地面，喷浆量占总浆量的90％；
（5）待钻头提出地面后，重复搅拌下沉并喷浆，喷浆量占总浆量的10％，然后再重复反转提升并搅拌，最后直至提出地面制成水泥搅拌桩；
步骤（2）中所述水泥浆的组分按质量份数计包括5份水泥、20份粉煤灰和75份堤基砂，所述水泥浆的水胶比为1.51-1.61，所述水泥浆中的堤基砂为黄河内蒙古段堤防5m以下粉细砂层中的堤基砂；所述步骤（4）提升过程中，距离地面以下0.5米时，速度下降为0.5m/min；喷浆口要露出地面时，停留搅拌15s。
2. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的搅拌机采用双向水泥土搅拌机，在水泥土搅拌桩成桩过程中，能够实现由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片，阻断水泥浆上冒途径，把水泥浆控制在两组叶片之间。
3. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌桩机外形尺寸为65m*23m*28m，动力头功率为11kw。
4. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤（3）中所述深度为19-21m。
5. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，所述步骤（3）中钻头的钻进速度和提升速度均不大于0.8m/min，钻进转速和提升转速为80r/min。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年6月26日向国家知识产权局提出了复审请求，修改了权利要求书，将驳回针对的权利要求5合并至权利要求1，形成新的权利要求1。复审请求人认为：1、对比文件1是采用水泥搅拌桩对水库中土石坝地基进行加固和防渗，而本申请是对河道中堤防进行的防渗工作，对比文件1的技术方案并不能满足情况较为复杂、受水流影响严重的河流堤防的技术要求。2、本申请中在步骤（4）中设置提升速度的变化、在喷浆口要露出地面时作短暂停留搅拌以及设置钻进与提升过程中喷浆量的占比，能够起到保证桩头、均匀密实和防止管堵的作用；通过两次喷浆，能够更好地使浆料均分分布并促进凝固，能更好地提高抗压强度。3、本申请通过掺加水泥、粉煤灰、堤基砂等材料，对水泥搅拌桩注浆料配比进行优化，降低了工程造价，节约了施工成本。4、本申请中钻进转速和提升转速为80r/min，通过控制钻进转速，能够有效地将水泥土搅拌均匀，避免了水泥土中大量的土块和水泥浆块的存在，提高了桩体的抗压强度。因此，本申请具备创造性。修改后的权利要求书如下：
“1. 一种堤防水泥土搅拌桩施工工艺，包括以下步骤：
(1)定位起重机或塔架悬吊搅拌机到达制定桩位对中，保持起吊设备水平；
(2)按照设计确定的配合比办制水泥浆，在压浆前将水泥浆液倒入集料罐中；
(3)启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架对地面进行钻孔，按照设定的速度下沉直至达到所需深度；
(4)待达到所需深度之后，用压缩空气输入水泥浆，当水泥浆到达出浆口后喷浆搅拌30s，然后按照设定的速度进行反向旋转提升至地面，喷浆量占总浆量的90％；
(5)待钻头提出地面后，重复搅拌下沉并喷浆，喷浆量占总浆量的10％，然后再重复反转提升并搅拌，最后直至提出地面制成水泥搅拌桩；
其中，步骤(2)中所述水泥浆的组分按质量份数计包括5份水泥、20份粉煤灰和80份堤基砂，所述水泥浆的水胶比为1.51-1.61，所述水泥浆中的堤基砂为黄河内蒙古段堤防5m以下粉细砂层中的堤基砂；
步骤(3)中钻孔用钻头的钻进速度和提升速度均不大于0.8m/min，钻进转速和提升转速为80r/min；
步骤(4)提升过程中，距离地面以下0.5米时，速度下降为0.5m/min；喷浆口要露出地面时，停留搅拌15s。
2. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的搅拌机采用双向水泥土搅拌机，在水泥土搅拌桩成桩过程中，能够实现由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片，阻断水泥浆上冒途径，把水泥浆控制在两组叶片之间。
3. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌桩机外形尺寸为65m*23m*28m，动力头功率为11kw。
4. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤(3)中所述深度为19-21m。”
经形式审查合格，国家知识产权局受理了该复审请求，于2019年7月23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11月11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。复审通知书还补充了公知常识性证据（以下简称证据二）：《土力学与基础工程》，李丽民等编著，北京理工大学出版社，2016年3月第1版，第372-373页。针对复审请求人的意见，通知书中指出：将对比文件1公开的土石坝基础防渗工艺转用到堤防防渗，不需克服任何技术障碍；本申请中在接近桩头附近设置提升速度变化、在喷浆口要露出地面时作短暂停留搅拌以及为了提高桩体强度选择复喷的方法均是本领域常规技术手段；两次喷浆量的占比是本领域技术人员根据实际工况经过有限试验能够得到的，不需要付出创造性劳动；证据二已经证明在水泥浆中添加堤基砂是本领域常规技术手段；注浆料的配比是本领域技术人员根据实际需要，并考虑水泥土搅拌桩的抗压性能、防渗性能后经过常规试验容易确定的，技术效果可以预料；施工中钻头的速度和转速是本领域技术人员在充分考虑地基情况、水泥浆性质、水泥土搅拌桩的强度等因素后容易确定的，不需要花费创造性劳动。
复审请求人于2019年11月27日提交了意见陈述书及经修改的权利要求书，将复审通知书针对的权利要求4合并至权利要求1中。复审请求人认为：1、关于本申请施工工艺用于堤防，复审请求人认为土石坝防渗和堤防虽然是都要解决临水渗透的问题，但是两者对技术的要求不同，土石坝的加固和防渗，不需要考虑河道中常年快速水流的冲刷，而堤防则需要考虑水流的冲刷而引起的堤坝结构易遭破坏的问题。两者对技术要求不同，从而导致两者之间的技术方案没有可比性，本领域技术人员也不会将要求较低的土石坝的技术来解决技术要求较高的本申请中的堤坝的技术问题。2、关于本申请中设置提升速度的变化、在喷浆口要露出地面时作短暂停留搅拌以及设置钻进与提升过程中喷浆量的占比的区别，复审请求人认为对比文件1没有公开上述区别，并且几次喷浆及每次喷浆量对桩体的强度均具有重要的影响，整个工艺过程中喷浆次数和每次喷浆可选择的范围很广，数据点很多，因此，不可能是进行有限次实验即可得到的，且该技术是基于解决黄河内蒙古段防渗问题，工艺技术参数的好坏需要现场测试，均是在有黄河水流的同时进行试验，这对于技术要求也较高。因此，喷浆次数和每次喷浆量势必经过了创造性劳动，才使得堤坝取得了较好的技术效果。3、关于水泥浆的质量组分包括：5份水泥、20份粉煤灰和80份堤基砂以及水胶比为1.51-1.61，复审请求人认为对比文件1虽然公开了可以选择粉煤灰作为加固材料，但是并没有给出其在水泥浆中的用量配比，也没有给出本申请中水泥浆的水胶比；在具体施工时选择材料最主要的前提是保证其抗压、防渗效果，之后才考虑成本，因此就地取材不是容易想到的；本申请水泥含量少但是透水率小，具有不可预料的技术效果。4、关于钻进转速和提升转速，复审请求人认为钻进速度和转速的选择范围广泛，可以选择的能够满足施工要求的数值点也有无数个，本申请中使用的钻进速度和提升转速保证了较好的施工效果，且能够满足较低的施工成本。5、关于钻孔深度，复审请求人认为该钻孔深度保证了本申请中的堤防水泥搅拌桩具有较好的耐冲刷强度，能够防止水流过大而引起水泥桩不稳定的情况，保证了堤防防渗及抗压强度，并能够有效降低工程造价，取得了较好的技术效果。此次修改的权利要求书如下：
“1. 一种堤防水泥土搅拌桩施工工艺，包括以下步骤：
(1)定位起重机或塔架悬吊搅拌机到达制定桩位对中，保持起吊设备水平；
(2)按照设计确定的配合比办制水泥浆，在压浆前将水泥浆液倒入集料罐中；
(3)启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架对地面进行钻孔，按照设定的速度下沉直至达到所需深度；
(4)待达到所需深度之后，用压缩空气输入水泥浆，当水泥浆到达出浆口后喷浆搅拌30s，然后按照设定的速度进行反向旋转提升至地面，喷浆量占总浆量的90％；
(5)待钻头提出地面后，重复搅拌下沉并喷浆，喷浆量占总浆量的10％，然后再重复反转提升并搅拌，最后直至提出地面制成水泥搅拌桩；
其中，步骤(2)中所述水泥浆的组分按质量份数计包括5份水泥、20份粉煤灰和80份堤基砂，所述水泥浆的水胶比为1.51-1.61，所述水泥浆中的堤基砂为黄河内蒙古段堤防5m以下粉细砂层中的堤基砂；
步骤(3)中钻孔用钻头的钻进速度和提升速度均不大于0.8m/min，钻进转速和提升转速为80r/min；步骤(3)中所述深度为19-21m。
步骤(4)提升过程中，距离地面以下0.5米时，速度下降为0.5m/min；喷浆口要露出地面时，停留搅拌15s。
2. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的搅拌机采用双向水泥土搅拌机，在水泥土搅拌桩成桩过程中，能够实现由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片，阻断水泥浆上冒途径，把水泥浆控制在两组叶片之间。
3. 根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌桩机外形尺寸为65m*23m*28m，动力头功率为11kw。”
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。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第[0001]-[0052]段、说明书摘要，2019年11月27日提交的权利要求第1-3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。
如果一项申请的权利要求与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，而该区别技术特征或是本领域公知常识，或是本领域技术人员不需花费创造性劳动容易确定的，则该权利要求对本领域技术人员来说是显而易见的，从而不具备创造性。
具体到本案，权利要求1请求保护一种堤防水泥土搅拌桩施工工艺，对比文件1公开了一种土石坝防渗工程中水泥土搅拌桩施工方法，并具体公开了以下技术内容（参见第62-63页）：桩机到位前需调平设备运行范围内的场地，进而保障机身处于平整状态；钻机到位后利用水平尺进行校准，确保机身水平；借助钻架悬挂垂线球的方式来把控钻杆和机架的垂直性，钻头需对位校准（相当于本申请中桩位对中，保持起吊设备水平）；采用普通的硅酸盐水泥作为搅拌桩固化剂，水泥型号为42.5MPa，水泥水灰比把控在0.50-0.55，控制最佳水泥掺入量为15%，浆液制备时搅拌均匀且充分（相当于本申请中按照设计确定的配合比拌制水泥浆）；施工工序为：钻孔定位→搅拌下沉→注浆搅拌提升→重复搅拌下沉→二次提升搅拌（搅拌钻杆是设置在机架上的，机架相当于导向架，在搅拌钻杆下沉中必然是沿导向架的，因此公开了本申请启动搅拌电机，使搅拌机沿导向架对地面进行钻孔，直至达到所需深度，达到所需深度之后，输入水泥浆，然后旋转提升至地面，待钻头提出地面后，重复搅拌下沉，然后再重复提升并搅拌，最后直至提升出地面制成水泥搅拌桩）；施工过程中，项目部需派遣不少于2名的专业人员对施工过程参数进行如实记录，其中包括制浆时水泥掺入量、施工桩号、搅拌速率、喷浆度量、首钻钻入和提升速度，复钻钻入和提升速度等。一旦参数超出设计值，需马上报告施工技术员和操作人员进行修正（即在第一次下沉和提升过程中按照设定的速度进行）。
权利要求1相对于对比文件1的区别技术特征在于：一、本申请施工工艺应用于堤防；在压浆前将水泥浆液倒入集料罐中；放松起重机钢丝绳；输入水泥浆时采用压缩空气，当水泥浆到达出浆口后喷浆搅拌30s；注浆时为复喷，每次喷浆量不同，提升时钻头反向旋转；步骤（3）中钻头用的钻进速度、提升速度以及钻进转速、提升转速、钻孔深度的具体数值；步骤（4）中在桩头附近降速并停留搅拌以及具体参数设定。二、步骤（2）中所述水泥浆的组分按质量份数计包括5份水泥、20份粉煤灰和80份堤基砂，所述水泥浆的水胶比为1.51-1.61，所述水泥浆中的堤基砂为黄河内蒙古段堤防5m以下粉细砂层中的堤基砂。
基于上述区别技术特征，权利要求1请求保护的技术方案实际要解决的技术问题是：提供一种应用于堤防的水泥土搅拌桩施工工艺，提高施工质量。
关于区别技术特征一，对比文件1中的施工工艺应用于土石坝，可以解决临水渗透的问题，将其转用于堤防防渗不需要克服任何技术障碍；在施工过程中，“在压浆前将水泥浆液倒入集料罐中”、“放松起重机钢丝绳”这些都是常规施工操作步骤，不需要付出创造性劳动；水泥浆具有一定的粘度，流动性差，本领域在搅拌喷浆的过程中，采用压缩空气进行喷浆是常规技术手段；而在第一次下沉达到所需深度并输入水泥浆后，为了使浆液完全到达桩端，在水泥浆达到出浆口后喷浆搅拌30s是本领域的常规技术手段；对比文件1中注浆是在第一次提升过程中一次完成的，但是本领域技术人员公知，可以通过复喷的方法达到增强桩身强度的目的，可以采用2次喷浆4次搅拌的方式，至于每次喷浆的喷浆量是本领域技术人员根据实际工况经过有限试验能够得到的，不需要付出创造性劳动；为了充分搅拌水泥浆进行反向旋转是本领域的常规技术手段；施工中钻头的速度和转速是本领域技术人员根据具体工况容易确定的，不需花费创造性劳动；水泥土搅拌桩的钻孔深度是本领域该桩型的常规设计深度；当喷浆口到达桩顶高程时，宜慢速提升并停留搅拌以保证桩头的均匀密实，这是本领域常规技术手段，至于具体参数是本领域技术人员根据实际工况容易确定的。
关于区别技术特征二，粉煤灰可以改善水泥浆的强度、耐久性、和易性及止水性能，是常见的水泥浆添加剂；关于在水泥浆中添加堤基砂是本领域的常规技术手段，证据二（参见9.7.3水泥土搅拌法2.水泥土搅拌法应用领域、适用地层及其特点中关于“水泥搅拌法特点”部分）已经公开水泥土搅拌桩成本低，固化原位土，无需其他材料，加固材料可就地取材。当本领域技术人员面对用水泥土搅拌桩处理黄河内蒙古段堤防防渗的技术问题时，容易想到就地取材，在水泥浆中加入黄河内蒙古段堤防5m以下粉细砂层中的堤基砂，得到包括水泥、粉煤灰、堤基砂的水泥浆。而各组分的质量份数、水胶比是本领域技术人员根据实际需要，并考虑水泥土搅拌桩的抗压性能、防渗性能后经过常规试验容易确定的，不需要付出创造性劳动。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求1请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求2从属于权利要求1，对搅拌机进一步限定。然而双向水泥土搅拌机是本领域常用的搅拌桩成桩设备，证据一公开了如下技术内容（参见第383-385页）：双向搅拌水泥土加芯桩机，由原来的单轴单向回转改为同心双轴双向回转，通过正反向传动箱，实现同心内、外钻杆上多组搅拌叶片的双向旋转，由于搅拌叶片的双向旋转，阻断了水泥浆液的上冒途径，避免了水泥浆的浪费。由此可见，权利要求2的附加技术特征是本领域的常规技术手段。
权利要求3从属于权利要求1，对搅拌机外形尺寸和动力头功率进一步限定。然而，该附加技术特征是本领域技术人员根据水泥土搅拌桩的尺寸及地质条件而进行选择的，不需要付出创造性劳动。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，从属权利要求2-3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见
对于复审请求人在意见陈述书中提出的意见，合议组经审查认为：
（1）土石坝和堤防均是本领域常见的水利工程设施，本领域技术人员知晓二者建造和使用环境不同，也知晓不同的工程设施对防渗的技术要求不同。但是，无论是通过水泥土搅拌桩对土石坝基础防渗，还是通过水泥土搅拌桩对堤防基础防渗，均是解决临水渗透的问题，将对比文件1公开的工艺用到堤防防渗，不需克服任何技术障碍。本领域技术人员可以根据水泥土搅拌桩的具体应用环境调整施工工艺中的技术参数使其满足不同的技术要求。
（2）在接近桩头附近设置提升速度变化、在喷浆口要露出地面时作短暂停留搅拌以及为了提高桩体强度选择复喷的方法均是本领域常规技术手段。复审请求人可以参见《桩基施工手册》（中交第三航务工程局有限公司 徐维钧主编，人民交通出版社，2007年12月第1版，第896-897页，具体参见第七篇 第三章 搅拌桩的第七节 施工工艺、顺序、步骤以及第八节 施工中注意的问题）。至于喷浆的次数以及每次喷浆量的占比是本领域技术人员在充分考虑工程的应用环境、施工要解决的技术问题、工程的技术效果等因素后经过有限试验能够得到的，不需要付出创造性劳动。复审请求人提到的对工艺参数进行现场测试是本领域技术人员的常规试验方法。
（3）关于在水泥浆中添加堤基砂，证据二已经证明加固材料可就地取材，是本领域常规技术手段。当本领域技术人员面对用水泥土搅拌桩处理黄河内蒙古段堤防防渗的技术问题时，容易想到就地取材，在水泥浆中加入黄河内蒙古段堤防5m以下粉细砂层中的堤基砂，得到包括水泥、粉煤灰、堤基砂的水泥浆。而这种选择通常要以满足工程强度以及防渗效果为前提，即在满足施工需要的前提下进行就地取材，同时节约成本。注浆料的配比是本领域技术人员根据实际需要，并考虑水泥土搅拌桩的抗压性能、防渗性能后经过常规试验容易确定的，技术效果可以预料。至于复审请求人提到的本申请水泥含量少且透水率较小的技术效果，该效果的取得主要是由于加入了一定比例的粉煤灰，本领域技术人员公知加入粉煤灰可以节省水泥、提高水泥土的强度以及止水性能，因此该技术效果可以预料。
（4）施工中钻头的速度和转速是本领域技术人员在充分考虑地基情况、水泥浆性质、水泥土搅拌桩的强度等因素后容易确定的，不需花费创造性劳动，所能达到的技术效果也是可以预期的。
（5）本申请水泥土搅拌桩的钻孔深度是本领域该桩型的常规设计深度，是本领域技术人员在充分考虑堤防的防渗及抗压强度以及工程造价的基础上进行的常规选择，所能达到的技术效果也是可以预期的。
基于上述理由，合议组对复审请求人的观点不予支持。
基于上述理由和事实，合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年5月8日对本申请作出的驳回决定。
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，复审请求人可以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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