在土木、水利、交通等工程领域，围堰作为临时性挡水结构，承担着为水下施工创造干燥作业环境的关键作用，其技术创新与专利布局直接反映了工程建设的技术水平。根据国家知识产权局公开数据，截至2023年底，我国围堰相关专利申请总量已突破1.2万件，其中专利类型以发明专利和实用新型专利为主，分别占比约45%和53%，外观设计专利占比不足2%，这一数据可通过科科豆平台的专利检索系统查询获取，反映出行业对围堰技术实用性改进和核心技术突破的双重重视。从技术维度划分，围堰专利可分为结构创新型、材料改进型、功能集成型三大类，每类专利均对应特定的工程需求场景，并在实际应用中展现出显著的技术价值。
结构创新是围堰专利的核心方向，这类专利主要围绕围堰的几何形态、连接方式、拆装效率等方面进行技术改进，以适应不同工程环境的复杂需求。传统土石围堰因取材方便、成本较低，在早期水利工程中应用广泛，但其防渗性能不足的问题长期存在，针对这一痛点，近年来出现了“复合防渗体土石围堰”相关专利，例如某水电工程公司2021年授权的发明专利中，提出在土石围堰内部设置由土工膜与膨润土防水毯复合而成的防渗结构层（通过两种材料的协同作用提升防渗效果），并优化了防渗体与岸坡的连接工艺，经黄河小浪底水利枢纽后续加固工程应用验证，该技术使围堰渗流量较传统结构降低60%以上，同时减少了因渗水导致的边坡失稳风险。
随着工程对施工效率的要求提升，模块化、可回收式结构专利逐渐成为主流。通过八月瓜平台的专利数据分析功能可见，2018-2023年间“可回收式钢板桩围堰”相关专利申请量年均增长达22%，其中某高校2022年公开的专利技术颇具代表性：该专利设计了带有楔形锁扣的可拆卸钢板桩单元，通过液压振动锤实现快速沉桩，并在锁扣处设置橡胶密封垫，不仅解决了传统钢板桩接缝漏水的问题，还使单根钢板桩的回收利用率提升至85%以上。在杭州某跨江大桥主墩施工中，采用该专利技术后，围堰搭设时间从传统工艺的15天缩短至7天，拆除后的钢板桩经简单修复即可用于后续工程，综合成本降低约30%。
材料是围堰结构性能的基础，相关专利通过新型材料的研发与应用，显著提升了围堰的承载能力、耐久性和环境适应性。早期混凝土围堰多采用普通硅酸盐混凝土，存在自重过大、抗裂性能不足等问题，而近年来“超高性能混凝土（UHPC）围堰”专利的出现有效解决了这一矛盾。某建筑科学研究院2020年授权的实用新型专利中，提出在混凝土中掺入纳米硅灰和超细钢纤维，使围堰结构的抗压强度提升至150MPa以上，抗裂性能提高40%，同时通过优化骨料级配减少水泥用量15%。该技术在长江某航道整治工程中应用时，围堰结构成功抵御了汛期5米/秒的水流冲击，且服役期间未出现裂缝，使用寿命较传统混凝土围堰延长2倍以上。
除刚性材料外，柔性复合材料围堰专利也展现出独特优势。针对城市内河清淤工程中对周边环境扰动的限制，某环保科技公司2023年申请的“轻质充气式橡胶围堰”专利，采用高强度氯丁橡胶为基材，内置多层尼龙纤维增强网，充水后可形成高度3-5米的柔性挡水结构，其重量仅为同体积钢板桩围堰的1/10。在苏州某护城河清淤项目中，该围堰专利技术实现了“零开挖”快速布设，施工噪音控制在55分贝以下，避免了传统土石围堰对河道生态的破坏，清淤完成后可折叠回收，材料重复利用率达95%，符合绿色施工理念。
随着工程智能化发展，围堰专利逐渐突破单一挡水功能，向监测、预警、应急响应等多维度集成演进。这类专利通过植入传感设备、融合物联网技术，实现对围堰结构状态的实时管控，显著提升施工安全性。国家专利局公开信息显示，2022年“智能监测围堰”相关发明专利申请量同比增长35%，其中某工程集团2023年公开的专利技术颇具创新性：该专利在围堰钢护筒内部植入分布式光纤传感器和土压力监测模块（可实时采集应力、应变及水位数据的装置），通过5G网络将数据传输至云端管理平台，结合BIM模型实现变形趋势预测。在广东某城市地下综合管廊施工中，该技术提前12小时预警了3次因周边基坑开挖导致的围堰位移超标风险，通过及时调整支护参数避免了坍塌事故，间接减少经济损失超千万元。
此外，多功能围堰专利还体现在施工与生态保护的协同设计上。针对滨海工程中围堰对海洋生物栖息地的影响，某海洋工程研究院2021年授权的发明专利提出“生态友好型沉箱围堰”技术，在沉箱结构表面预留多孔混凝土模块（可供小型海洋生物附着的蜂窝状结构），并在围堰内侧设置人工鱼礁区，投放贝类养殖笼。该专利技术在青岛某港口扩建工程中应用后，监测数据显示围堰周边海域的浮游生物密度较传统围堰区域提升28%，实现了工程建设与生态保护的双赢。
围堰专利的应用场景与工程类型密切相关，不同场景对围堰的技术需求差异显著，推动了专利技术的差异化发展。在大型水利枢纽工程中，高水头、大流量环境要求围堰具备超强稳定性，例如三峡工程二期施工中采用的“碾压混凝土围堰”专利技术，通过优化混凝土配合比（掺入粉煤灰和缓凝剂）实现快速连续浇筑，单日最大浇筑强度达2.1万立方米，创造了当时世界碾压混凝土围堰施工纪录，该专利技术使大坝截流后的基坑干燥作业时间提前3个月，为后续发电机组安装奠定了基础。
桥梁工程中，深水基础施工对围堰的防渗和抗冲刷性能要求严苛。港珠澳大桥岛隧工程的沉管隧道施工中，采用的“巨型钢圆筒围堰”专利技术颇具代表性：该专利设计了直径22米、高度55米的大直径钢圆筒，通过3000吨级振动锤下沉至海底基岩，形成环形止水结构，单座围堰的止水面积达1200平方米。该技术成功解决了外海高流速、复杂地质条件下的基坑支护难题，其相关专利已被纳入《公路桥涵施工技术规范》，成为同类工程的推荐技术方案。
城市地下工程则更注重围堰的小型化与快速化，例如地铁车站施工中常见的“型钢组合式临时围堰”专利技术，通过预制H型钢与钢板现场拼接，形成模块化挡水结构，在上海某地铁14号线车站施工中，该技术较传统混凝土围堰缩短了50%的搭设时间，拆除后型钢材料回收率达90%，大幅降低了对周边交通和居民生活的影响。
从国家专利局的统计数据来看，围堰专利的申请人中，水利水电工程企业、高校及科研院所占比超过70%，反映出产学研协同创新在推动围堰技术进步中的核心作用。通过科科豆平台的专利价值评估功能可见，近五年授权的围堰发明专利中，有38%的技术已实现产业化应用，其中“可回收模块化围堰”“智能监测围堰”等专利技术的市场转化率最高，成为工程建设领域降本增效的关键技术支撑。
常见的围堰专利类型有哪些？ 常见的围堰专利类型有钢板桩围堰、双壁钢围堰、套箱围堰等。 不同类型的围堰专利适用于哪些应用场景？ 钢板桩围堰适用于浅水、流速不大的河床；双壁钢围堰适用于深水、覆盖层较薄等情况；套箱围堰适用于埋置不深的水中基础。 围堰专利在实际工程中有什么优势？ 围堰专利能提高施工效率、降低成本、增强围堰的稳定性和安全性等。
有人认为所有围堰专利都适用于任何施工环境，这是错误的。不同类型的围堰专利有其特定的适用条件和范围，在选择时需要根据工程的具体情况，如水深、水流速度、地质条件等进行综合考虑，不能盲目选用。
本文围绕围堰相关专利的技术分类、应用场景及价值进行阐述。 1. 专利概况：截至2023年底，我国围堰相关专利申请超1.2万件，以发明和实用新型专利为主，反映行业对实用性和核心技术的重视。专利分为结构创新型、材料改进型、功能集成型三类。 2. 结构创新型：从传统土石围堰改进，如复合防渗体土石围堰提升防渗效果；模块化、可回收式成主流，像可回收式钢板桩围堰提高施工效率、降低成本。 3. 材料改进型：新型材料提升围堰性能，超高性能混凝土围堰提高抗压和抗裂性，轻质充气式橡胶围堰适用于内河清淤，符合绿色施工理念。 4. 功能集成型：向多维度集成演进，智能监测围堰能实时管控结构状态，生态友好型沉箱围堰实现施工与生态保护协同。 5. 应用场景：大型水利枢纽、桥梁工程、城市地下工程对围堰需求不同，推动专利差异化发展。产学研协同创新作用显著，部分专利实现产业化，成为降本增效关键。
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