CN103696790B - 剪式膨胀锚杆及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可有效应用于隧道、护坡、基坑、水坝、开采等工程中松动失稳层的锚固或加固或固定的剪式膨胀锚杆及其应用方法，其包括上部铰接有膨胀板的带耳螺母支座，以及与带耳螺母支座匹配的螺杆，所述螺杆的顶端部为弧面或半球头，所述螺杆的顶端部弧面或半球头与膨胀板下端部斜面的内侧棱角接触，旋转螺杆可使其沿膨胀板下端部斜面的内侧棱角直接持续推动膨胀板向外侧作剪式撑开；在所述螺杆的下端套装有一个托板和一个与之配套的螺母。本发明结构简单巧妙，容易加工制造，使用方便可靠，且加工成本低廉。

Description

剪式膨胀锚杆及其应用

技术领域

本发明涉及锚固技术领域中的一种锚杆，具体地说是一种剪式膨胀锚杆，以及其应用方法。

背景技术

在矿山、隧道、护坡、基坑、水坝等工程实施过程中，用锚杆加固松动失稳层，已经成为一种应用趋势，现有锚杆包括以下几类：

1.膨胀管类锚杆、涨壳类锚杆，此类锚杆由于自身的结构缺陷导致锚杆头部膨胀端的开合度和刚度以及胀开后的力度有限，故而不能与锚固基体弹性区或稳态坚固层实现可靠的膨胀固结或锁合，抗拔力差，悬吊和夹紧力不强；

2.为了弥补上述缺陷，又出现了灌浆类锚杆、注压膨胀类锚杆，此类锚杆是通过将若干松动或碎片层串成一体并通过浆体填充缝隙以及增大锚杆与锚固基体孔壁的整体摩擦力，实现所谓“组合梁”或“拱效应”，此类做法纯属避重就轻，荒废了围岩上部的悬吊根基及侧帮的依靠根基（根基就是基体弹性区或稳态坚固层），退一步说，即使能指望所谓“组合梁”或“拱效应”产生作用，那么将松动或碎片层串成一体的夹紧力仍然要求锚杆膨胀端的开合度和刚度强劲有力，否则锚杆尾部的螺母无法将它们收紧，锚杆只能起到“销子”的作用，无法有效实现“组合梁”或“拱效应”作用；

3.为了解决锚杆头部的固结问题，人们又开发了胶粘剂法，显而易见的是，胶粘剂类的东西无法实质性解决锚杆的“扎根”问题，即：无法使锚杆头部与基体弹性区或稳态坚固层的牢固可靠的固结或锁合，特别是针对围岩上部的悬吊或永久性的锚固或必须体现立竿见影的锚固效果，而胶粘剂需要固化期，以及胶粘剂对应用环境的苛刻要求等使用缺陷，如潮湿或松软砂石层或孔洞清理不干净等等情况下，根本无法使用胶粘结剂，更何况胶粘剂针对应用对象及使用年限的不同所发生的负面反应尚无法预测；

4.为了弥补不能“扎根”或“扎根”不可靠，人们又采取了通过增加锚固密度、让松动层的重量或位移力分摊到更多的锚杆上，这样一来就大大增加了劳动强度，降低了工作效率和施工进度，综合成本大为上升，但锚杆的“扎根”问题仍然没有解决，充其量只是在所谓“组合梁”或“拱效应”区域多打了一些“销子”而已，治标不治本，弄得不好还会扰动或破坏周边的稳定层。

综上所述，无论采用何种锚杆进行锚固，锚杆头部膨胀段在工作时必须强劲有力、牢固可靠地“扎根”在锚固基体弹性区或稳态坚固层，才能实现真正意义上的锚固，否则就可能埋下安全隐患。

本发明人提供了一种在ZL201220376229.1中国专利中所公开的剪式膨胀螺栓，其包括带有膨胀件的固定件和推动件，所述推动件与固定件配合并可沿固定件的轴线同轴向移动；所述膨胀件与固定件的顶端部铰接，该膨胀件的下端部具有一朝向推动件的斜面，推动件顶端部可与膨胀件下端部的斜面接触，并沿膨胀件下端部的斜面推动膨胀件，使膨胀件向推动件的外侧作剪式撑开；其中，所述固定件可采用一个带耳螺杆或带耳螺母支座，所述膨胀件可采用两个膨胀杆或膨胀板，该两个膨胀杆或膨胀板铰接于带耳螺杆的支撑板的两侧或带耳螺母支座两个支撑板之间；所述推动件为一个与带耳螺杆匹配的螺母，或与带耳螺母支座匹配的螺杆，旋转螺栓或螺杆可使其沿膨胀杆或膨胀板下端部的斜面直接推动两个膨胀杆或膨胀板分别向外侧撑开。

该剪式膨胀螺栓通过设置具有一斜角端的膨胀件，将膨胀件与固定件铰接，由推动件推动膨胀件的斜角端向外侧撑开，从而使膨胀件实现剪式撑开，极其方便地实现了锚固或锁定，且因相应膨胀件可实现大幅度撑开，其锚固力极强，因此，该剪式膨胀螺栓可广泛地应用于多孔砌块墙体、实心砖墙、土墙、混凝土结构、木质结构、塑料结构等各种密实或蜂窝状基体上的锚固，并有效消除了现有各类锚固件的缺陷。

但仍然有必要对上述剪式膨胀螺栓进行改进，使其应用更为广泛，使用更为便利，尤其是针对矿山开采中的围岩支护锚固，隧道、护坡、基坑、水坝等工程中松动失稳层的锚固或加固，以及公路、铁路、桥梁、水利、通讯、军工、建筑、构筑，钢构、装修、保温系统等工程中的锚固或固定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是提供一种可有效应用于隧道、护坡、基坑、水坝、开采等工程中松动失稳层的锚固或加固或固定的剪式膨胀锚杆。

本发明包括上部铰接有膨胀板的带耳螺母支座，以及与带耳螺母支座匹配的螺杆，所述螺杆的顶端部为弧面或半球头，所述螺杆的顶端部弧面或半球头与膨胀板下端部斜面的内侧棱角接触，旋转螺杆可使其沿膨胀板下端部斜面的内侧棱角直接持续推动膨胀板向外侧作剪式撑开；在所述螺杆的下端套装有一个托板和一个与之配套的螺母，托板底部设的一个凹弧面，所述螺母上部设有与托板底部凹弧面相适配的凸弧面。

需要强调说明的是，本发明推动膨胀板的受力点是对称地落在螺杆端部弧面或半球头的直径线上的，要求两个膨胀板或单片膨胀板嵌装在带耳螺母支座的支撑板之间的配合是紧密的动配合，这样的持续推动或受力是刚劲有力的，膨胀板侧向抵抗弯曲的能力极强，完全不同于现有膨胀锚固件的锚固机理，这也是本发明的巧妙之处。

本发明通过设置托板及配套螺母作为收紧件，在进行锚固作业时，当锚固基体易松动，或表面稍不垂直锚固孔洞时，托板被螺母充分收紧后，其托板周边也能紧贴锚固基体表面使其受力均匀。同时，如果在锚杆锚固时同时实施灌浆，托板能起到良好的密封作用。

此外，在托板凹弧面上的中心孔洞部位设有沿螺杆外周面向上延伸的边壁，该托板底部中心孔沿向上延伸的边壁部分可以吻合地嵌在锚固孔洞处，锚杆的居中效果好，尤其是灌浆锚固时，灌浆浆体能围绕锚杆周边均匀分布，大幅度改善锚固效果。

其次，所述托板的边部向上翘曲，可使托板进一步具有弹性缓冲效果并能与所述膨胀板的弹性缓冲效果相得益彰，实现本发明所述的锚固系统的动态平衡。

为进一步加强锚固收紧稳定性，所述托板的凹面和螺母的凸面上可分别设置防松花纹或齿。

为了满足灌浆锚固需要，在所述螺杆的内部沿轴向设置灌浆孔，在螺杆外围设置若干出浆孔。当朝上打孔灌浆或注浆锚固时，还可以在螺杆上分段套装弹性封浆挡圈，在螺杆的下端增设一个密封盖。如此可以将浆体的重量分摊到每个挡圈上，以防浆整体下塌上端漏空。

为了满足注压锚固的需要，可以在所述螺杆的中段固结注压膨胀管，注压膨胀管两端的管壁稍薄或稍薄带褶皱。这样，注压后的膨胀管的膨胀力道的分布是呈“哑铃”状，如此能自动夹紧或固定松动层，增强了锚固力。

为了使螺杆旋转推动膨胀板时的摩擦受力更为合理，保证螺杆的上端弧面与膨胀板的下端斜面内侧棱角部位的接触推动是顺滑的，在带耳螺母支座的支撑板的内壁分别设置限位柱，所述限位柱设置于膨胀板撑开方向的相对方向；当然，也可以通过在膨胀板的下端斜面内侧棱角设置R倒角，以减少摩擦阻力。

另外，螺杆的上端弧面上设置棘齿，所设置的棘齿尖的方向与螺杆推进时的旋转方向相反，通过棘齿与膨胀板的下端部斜面内侧棱角咬合实现自锁。

针对稳态坚固层，为进一步增加锚固稳定性，使膨胀板在剪式撑开后与稳态坚固层具有弹性固结或锁定的效果，所述膨胀板的锚固端或锚固段具有弹性，可将膨胀件的锚固端或锚固段做成具有弹性缓冲功效的形状，即将所述膨胀板的下端部斜面替换为凹弧面或凸弧面，同时将所述膨胀板的的锚固面设置为对应的凹弧面或凸弧面，形成弹性锚固面。弹性锚固面的横向曲率应当与锚固孔壁的曲率相近，并可对其热处理。

这里需要进一步说明的是，所述具有弹性缓冲功效，一方面是指推动件推进时，膨胀件撑开的力道是弹性递增的，这样就不会因为过强的膨胀力而使得稳态坚固层受损，另一方面是指膨胀锚固后的工作状态也是处于弹性的，这样当锚固区域发生蠕动时，通过膨胀件和收紧件的共同弹性缓冲，实现了锚杆与锚固基体的自适应、以及锚杆与锚杆与锚固基体相互之间（锚固系统）的动态平衡，使得锚固效果处于最佳状态，同时还能提前预警和避免发生脆性坍塌。

为了降低成本，还可以将本发明所述的膨胀板替换为裤形膨胀板，该裤形膨胀板包括两个在上端部相连的角形膨胀板，所述上端相连部分上设置有开口铰接孔，相连部分在高度方向应逐渐变薄，并具有弹性。

为了适合松软锚固基体的锚固，所述膨胀板的锚固端铰接有活动支脚，以增大锚固受力面。

同时，还可在膨胀板的锚固段或活动支脚的锚固面上设置防滑花纹或齿，或固结柔性抗压防滑耐磨材料，增强锚固。

为了适合更高强度的锚固，在带耳螺母支座的两个支撑板的上端部固结过桥，该过桥为锥形，这使得两个支撑板更加稳固牢靠，同时，可直接打入或压人较松软的锚固基体内。

嵌装在带耳螺母支座内的膨胀板为一端为弧形一端为斜角形的异形膨胀板，该异形膨胀板具有极强的撑开拱入和锁定抗拔能力，当撑开拱入锚固孔壁的异形膨胀板处在一个打开的“个”字形的工作状态时，其两个膨胀板具有倒拔自锁功能，螺杆拧的越紧或越往外拉拔螺杆，膨胀板打开的幅度越大，膨胀板拱入锚固孔壁越深，当达到最大撑开状态时，其异形膨胀板的弧形端外侧中部是抵靠在过桥的底面的，锚杆的工作状态犹如一个“T”字形，其锚固或锁定抗拔能力达到最大。

为防止膨胀板向内转动，异形膨胀板的弧面端设置有限位凸头，该限位凸头与过桥底面相靠时，限制异形膨胀板向内转动；还可以在异形膨胀板的外侧面上设置防滑花纹或齿。

为了使用更为方便，省略预先打孔步骤，在带耳螺母支座的上端部设置钻头，所述钻头与过桥连接，如此可将本发明通过自切削直接钻入锚固基体内。同时，为了方便钻头打孔与撑开锚固操作互不干扰，在螺杆与带耳螺母支座的配合部位设置自锁装置。具体提供两种结构方案：

第一种方案：所述自锁装置包括在螺杆的上部侧面设置的锁舌腔，锁舌腔内安装锁舌和压簧，压簧设置在锁舌的后端部，锁舌伸出端的正面设有滑动弧面，锁舌中部上开有限位槽，限位螺丝穿过限位槽对锁舌进出距离进行限位；同时，在带耳螺母支座的内壁，对应于自锁装置的设置位置，设置一凸起的竖斜面；当螺杆正向旋转进入带耳螺母支座时，锁舌上的滑动弧面被顺向旋滑进入带耳螺母支座内；当螺杆反向旋转，压簧将锁舌顶出，锁舌伸出端的背面与设置于带耳螺母支座内壁上的凸起的竖斜面相抵靠，使得带耳螺母支座与螺杆同步反向旋转。就是说，反旋螺杆，锁舌伸出锁舌腔外并锁定带耳螺母支座实现钻孔；正旋螺杆，锁舌被挤入锁舌腔内，螺杆顶开膨胀板实现锚固。

为了达到重复使用带有自锁装置的本发明的目的，在带耳螺母支座的上端侧面设置装配螺孔，在装配螺孔上安装回位弹簧，回位弹簧的下端压在膨胀板的外侧面，同时锁舌的背面设有小滑动弧面，使锁舌与凸起的竖斜面上端以外的部分相靠时不会自锁，通过回位弹簧将膨胀板恢复原位。同时，凸起的竖斜面上端至未撑开状态下的膨胀板的下端之间设有间距，在锁舌被挤入锁舌腔内，螺杆旋进一段距离后可正常推动膨胀板向外侧撑开，这里所述的螺杆旋进一段距离是指自凸起的竖斜面上端到膨胀板下端的这段距离，这段距离为自由行程，就是螺杆上端部包括锁舌在这段距离的进出是既不顶开膨胀板，也不自锁，以保证重复使用时的膨胀板复位。

第二种方案：所述螺杆上端部的两个侧面开有棘齿槽，带耳螺母支座的两个支撑板的下端连接面上设有摆动锁舌腔，摆动锁舌嵌装在摆动锁舌腔内，设置于其侧部的侧压弹簧给摆动锁舌一个向内的推力；反旋螺杆，摆动锁舌伸出并锁定在螺杆上端部的棘齿槽内，使螺杆与带耳螺母支座同步转动并实现钻孔；正旋螺杆，摆动锁舌被挤入摆动锁舌腔内，螺杆与带耳螺母支座脱开，螺杆顶开膨胀板实现锚固。

所述正向旋转（右旋）或反向旋转（左旋）是根据锚固部位设定的，一般来说，对顶部实施锚固时采用反向旋转较为方便顺手，其他采用正向旋转。

通过设置自锁装置，可将本发明通过自切削直接钻入锚固基体内，有利于提高工作效率，降低锚固成本。

再进一步，如果对锚固孔洞的孔底有扩孔锚固要求的话，可以将所述膨胀板的外侧面设置为具有切削功能的刀口形状。当加快螺杆的反向旋转速度时，膨胀板由于受到强力的离心力的作用，膨胀板向两侧甩开，在甩开的同时膨胀板外侧面的刀口对着锚固孔底部位的侧壁进行切削，从而实现了对锚固孔底的自扩孔，这样一来，被螺杆顶开的膨胀板是锁定或锚固在扩孔区域，强化了膨胀板的“扎根”效果，对于永久性的或更高标准的锚固工程是值得这样做的，当然，还可以再对其实施灌浆或注浆或注压。

此外，为了适应一般锚固工程的需要，可对本发明作进一步的结构简化，带耳螺母支座与铆轴为整体，铆轴偏向一侧，带耳螺母支座的另一侧设有靠壁，嵌装其内的膨胀板为单片的开口膨胀板，该开口膨胀板上的铰接孔为开口形状，开口膨胀板的铰接孔开口处与铆轴过盈配合，开口膨胀板的内侧斜面抵靠在靠壁的上端部以限制开口膨胀板向内转动，同时，所述螺杆的顶端部设有半球头，底端部设有安装沉头代替收紧螺母，螺杆的下端套有压盘代替托板，压盘底面设有与安装沉头匹配的凹面。装配膨胀板时只需将膨胀板的铰接孔开口处对着铆轴适当施压就能实现组装；当螺杆头部旋进带耳螺母支座时，靠壁抵靠着螺杆头部一侧使其沿轴线同轴向移动，并推动膨胀板的内侧斜面使其向外侧撑开。

必要时，还可以将单片的开口膨胀板变换为多片，多个铰接膨胀板的铆轴均布在带耳螺母支座的周边，单片的开口膨胀板分别安装在对应的铆轴上，当螺杆头部旋进带耳螺母支座内，同时顶开多个开口膨胀板，多个膨胀板同时向四周外侧撑开，进而实现多个膨胀板锚固在孔壁四周。这里还需要补充说明的是，螺杆上端部半球头可以做成平头，因为该头部是与膨胀板的斜角平面相抵靠，而不是与膨胀板的棱角相抵靠。

本发明还涉及上述剪式膨胀锚杆的应用方法。

第一种应用方法，用于护栏立柱，包括以下步骤：在螺杆上预留安装护栏的安装孔；在地面预钻锚固孔并将剪式膨胀锚杆插入锚固孔，或直接将剪式膨胀锚杆钻入或压入地面内；旋进螺杆，使膨胀板剪式撑开；收紧螺杆上的螺母，将剪式膨胀锚杆锚固在地面上；将护栏与螺杆用连接螺栓连接。该方法可以用于高速公路和高速铁路的护栏安装，省时省力，且安装方便牢靠。

第二种应用方法，是将本发明用于基坑或护坡或坝体的锚固或加固，在锚固基体上预钻锚固孔并将剪式膨胀锚杆插入锚固孔内，或剪式膨胀锚杆直接通过钻头自切削直接钻入或压入锚固基体内，使膨胀板剪式撑开并锚固或锁定在锚固基体的密实坚固区域，收紧螺母，就完成了本发明的锚固或加固施工。这里补充说明的是，锚固基体为密实的土壤时，可以采用加长型的膨胀板，强调“扎根”效果。

第三种应用方法，用于锚固巷道或隧道或矿山开采中的围岩支护，其锚固基体包括松动层、塑性层及坚固层，包括以下步骤：在锚固基体预钻锚固孔并将剪式膨胀锚杆插入锚固孔，或剪式膨胀锚杆直接通过钻头自切削直接钻入松动层、塑性层直至坚固层；旋进螺杆，使膨胀板剪式撑开，并锚固在坚固层区域；最后收紧螺母，完成锚固作业。该方法可有效实现锚固“扎根”，锚固支护简单可靠，同时可拆卸。

针对上述第三种应用方法，为进一步提高锚固的永久性，可在剪式膨胀锚杆锚固在坚固层区域后实施灌浆或注浆，也就是对剪式膨胀锚杆实施高强预应力锚固后的灌浆或注浆锚固。

也可以采用带有注压膨胀管的剪式膨胀锚杆，在剪式膨胀锚杆锚固在坚固层区域后，对注压膨胀管实施注压，以实现剪式膨胀锚固和注压膨胀锚固相结合的锚固。

第四种应用方法，用于简易锚固，包括以下步骤：先在锚固基体和被固定物上预钻孔；将剪式膨胀锚杆穿入钻孔内；旋进螺杆，使膨胀板剪式撑开实现锚固。

本发明结构简单巧妙，容易加工制造，使用方便可靠，加工成本低廉，容易实现产业化，通过膨胀板作剪式撑开，撑开幅度大，锚固力极强，一种原理，多种样式，对锚固孔洞的精度要求低，可以自切削或自攻或扩底或锤击或静压，可以重复使用，还可以实现灌浆和注压，最重要的是它彻底解决了锚杆的“扎根”问题，它不仅用于矿山开采中的围岩支护，还广泛地适用于隧道、护坡、基坑、水坝等工程中松动失稳层的锚固或加固以及公路、铁路、桥梁、水利、通讯、军工、建筑、构筑、钢构、装修、保温系统等工程中的锚固或固定，还包括拓展应用，真正实现了剪式膨胀锚杆的安全可靠和通用价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施例作进一步说明：

图1是本发明实施例1的正立面结构示意图；

图2是本发明实施例1的侧立面结构示意图；

图3是图2的A-A剖面示意图；

图4是本发明实施例1剪式撑开状态下的结构示意图；

图5是本发明所述螺杆的上端弧面部分通过镶嵌销嵌装在螺杆上的示意图；

图6是本发明所述带有弧面端的镶嵌销结构示意图；

图7是本发明实施例2的正立面结构示意图；

图8是本发明实施例2的侧立面结构示意图；

图9是本发明实施例2在剪式撑开状态下的结构示意图；

图10是本发明实施例3的正立面结构示意图；

图11是本发明实施例3的侧立面结构示意图；

图12是图11的B-B处剖面结构示意图；

图13是图11的I处侧面局部放大结构示意图；

图14是本发明实施例3在剪式撑开状态下的结构示意图；

图15是本发明的在螺杆上部设置锁舌腔的示意图；

图16是本发明的带有限位凸头的膨胀板的形状示意图；

图17是本发明的锁舌的轴测示意图；

图18是本发明实施例4结构示意图；

图19是本发明实施例5结构示意图；

图20是本发明实施例7的正立面结构示意图；

图21是本发明实施例7在撑开状态下的结构示意图；

图22是本发明所述开口膨胀板示意图；

图23是本发明的带耳螺母支座与铆轴连成整体的示意图；

图24是本发明应用于支撑护栏锚固安装的结构示意图；

图25是本发明应用于锚固支护巷道或隧道的实施方式一结构示意图；

图26是本发明应用于锚固支护巷道或隧道的实施方式二结构示意图；

图27是本发明应用于锚固支护巷道或隧道的实施式三结构示意图；

图28是本发明所述带有注压膨胀管47的螺杆结构示意图；

图29是本发明所述单角膨胀板上带有活动支脚的收拢状态示意图；

图30是本发明所述单角膨胀板上带有活动支脚的打开状态示意图；

图31是本发明所述双角膨胀板上带有活动支脚的打开状态示意图；

图32是本发明所述具有弹性缓冲作用的膨胀板的形状示意图；

图33是本发明应用于建筑保温层或装饰层的锚固状态示意图；

图34是图10的Ⅱ处正面局部放大结构示意图；

图35是本发明所述第二种自锁装置方案的结构示意图；

图36是本发明锚固或锁定在锚固孔洞内的状态示意图；

图37是本发明锚固或锁定在锚固孔洞外的状态示意图；

图38是本发明的多个开口膨胀板嵌装在多轴带耳螺母支座上的撑开状态示意图；

图39是本发明应用于基坑或护坡或坝体的锚固或加固支护状态示意图；

图40是本发明的裤形膨胀板形状示意图。

图中：1-膨胀板2-铆轴3-螺杆上端弧面4-带耳螺母支座5-螺杆6-灌浆孔7-托板8-凸弧面9-螺母10-螺杆下端方头11-凹弧面12-出浆孔13-限位台阶14-过桥15-异形膨胀板16-镶嵌销17-限位柱18-钻头19-凸起的竖斜面20-限位螺丝21-螺丝沉孔22-滑动弧面23-锁舌腔24-压簧25-膨胀板上的限位凸头26-带螺纹过桥27-膨胀板锚固端28-限位异形膨胀板29-锁舌30-限位槽31-回位弹簧32-小滑动弧面33-带钻头的过桥34-靠壁35-半球头36-带轴的带耳螺母支座37-镶嵌螺母38-链接螺杆39-压盘40-铆轴41-开口膨胀板42-安装孔43-护栏44-定位螺母45-地面46-过桥底面47-注压膨胀管48-具有弹性缓冲功效的膨胀板49-活动支脚50-松动层51-塑性层52-坚固层53-锚固基体54-保温层或装饰层55-摆动锁舌56-侧压弹簧57-棘齿槽58-摆动锁舌腔59-连接面60-支撑板61-连接螺丝62-锚固孔洞63-被锚固物64-锚固面65-侧涨弹簧66-六角螺栓67-多轴带耳螺母支座68-基坑或护坡或坝体69-裤形膨胀板A1-自锁装置。

具体实施方式

实施例1

如图1、2、4所示，本发明包括一个带耳螺母支座4及一个与带耳螺母支座4匹配的螺杆5，带耳螺母支座4具有两个相对设置的支撑板，支撑板上部设置铰接孔，铰接孔内装设铆轴2；两个膨胀板1合并嵌装在带耳螺母支座4的两个支撑板之间，并通过铆轴2与支撑板铰接；螺杆上端弧面3与两个膨胀板1的下端部斜面的内侧棱角接触，旋进螺杆5，可使其沿膨胀板1的下端部斜面的内侧棱角，推动两个膨胀板1分别向外侧撑开。这里的推动膨胀板的受力点的分布是对称地落在螺杆端部弧面或半球头的直径线上的，或者说两个膨胀板相合并的合并面的投影线是落在螺杆端部弧面或半球头的直径线上的，这样的推动或受力是持续的且刚劲有力，膨胀板侧向抵抗弯曲的能力极强，这就要求两个膨胀板合并嵌装在带耳螺母支座的两个支撑板之间的配合是紧密的动配合，而不是什么任其自然、松松垮垮的东西。

如图1、2及4所示，在螺杆5的下端套装有托板7和螺母9，托板7的边部向上翘曲，其翘曲的程度应符合弹性缓冲的要求，托板7的底部向上隆起一个凹弧面11，螺母9的上部向上隆起一个凸弧面8，凹弧面11和凸弧面8的曲率相同。这样一来，当锚固基体表面稍不垂直锚固孔洞时，托板被螺母收紧后其托板周边也能紧贴锚固基体表面使其受力均匀。此外，托板边部向上翘曲具有弹性缓冲效果并能与所述膨胀板的弹性缓冲效果相得益彰，实现本发明所述的锚固系统的动态平衡。

此外，如果实施灌浆，托板7能起到良好的密封作用，同时，托板底部向上隆起的部分，其中心孔洞部位设有沿螺杆外周面向上延伸的边壁，可以正好吻合地嵌在锚固孔洞的入口处，锚杆的居中效果好，灌浆锚固时的浆体能围绕锚杆周边均匀分布。当然，还可以在所述凹弧面和凸弧面上分别设置防松花纹或齿。

为了满足灌浆锚固的需要，如图1、2、4及图5所示，螺杆5的轴心位置沿轴向设置有灌浆孔6，沿径向设置与灌浆孔6连通的若干个出浆孔12。当朝上打孔灌浆或注浆锚固时，还可以在螺杆上分段套装弹性封浆挡圈（图中未画出），如此可以将浆体的重量分摊到每个挡圈上，以防浆整体下塌上端漏空，并在螺杆的下端增设一个密封盖（图中未画出）。

同时，为了满足注压锚固的需要，作为替代方案，如图28所示，也可以在螺杆5的中段固结注压膨胀管47，注压膨胀管47两端的管壁稍薄或稍薄带褶皱，在注压后的膨胀力道的分布是呈“哑铃”状，这样能自动夹紧或固定松动层。

如图1、2、4所示，在带耳螺母支座4上的支撑板根部外侧分别设置限位台阶13，膨胀板1在未被撑开时其下端部斜面靠在限位台阶13上，不会向内转动。

如图1、2所示，为了让螺杆上端弧面3旋转推动两个膨胀板时的摩擦受力更为合理，应当注意的是：左侧膨胀板反时针方向旋放并靠在限位台阶13上、右侧膨胀板顺时针方向旋放并靠在限位台阶13上，这样摆放的好处是当顺时针旋进螺杆5时，螺杆上端弧面3与两个膨胀板1的下端斜面内侧棱角部位的接触推动是顺滑轻松的；为了保证膨胀板的这种摆放以及推动时的顺滑轻松，如图3所示，在带耳螺母支座4上的支撑板的内壁分别设置限位柱17，所述限位柱设置于膨胀板撑开方向的相对方向，如此就不需要考虑如何摆放膨胀板了；当然，如果螺杆上的螺纹是反螺纹（反时针旋进螺杆），其限位柱的位置也应做出相应的调整；这里补充说明的是，如果不设置本发明所述的限位台阶13和限位柱17，则在加工制造本发明所述的膨胀板1时，应当对膨胀板的下端斜面内侧棱角的部分给予适当的R倒角，这样也能避免因摆放不当产生的摩擦阻力。

针对不同的锚固目的、锚固要求或用途的需要，螺杆5的下端可以是如图1、2及4所示的螺杆下端方头10，也可以是内六角或外六角头，或吊环，或挂钩，或附加设置活接，或符合灌浆或注浆或注压的使用要求的形状。

另外，可以通过放大或缩小带耳螺母支座4上的两个支撑板之间的间距，达到与嵌装其内的膨胀板1的厚度相吻合。这里需要指出的是，当缩小两个支撑板之间的间距时，其间距会小于与其匹配的螺杆5的外径，这时应当将干涉螺杆的部分剔去，使得螺杆能够顺利旋进。还可以通过加长或缩短两个支撑板的长度，达到与嵌装其内的膨胀板的长度相吻合，这里需要指出的是，膨胀板长度方向的两端到其上的铰接孔的距离可以是相等，也可以是不相等。

此外，螺杆上端弧面3可设置棘齿，通过棘齿与膨胀板的下端部斜面内侧棱角咬合实现自锁；所设置的棘齿尖的方向应与螺杆5推进时的旋转方向相反。

如图5、6所示，从加工的经济性出发，可以将螺杆上端弧面3部分单独进行加工，再通过镶嵌销16与螺杆5的上端联结，这里的镶嵌销16与螺杆顶端弧面3的部分是连成一体的，可采用冷镦工艺；当然，当选用非金属材料制作螺杆时，其顶端弧面部分仍然可以单独加工并通过镶嵌销与螺杆上端联结。

为了使本发明的锚固效果更好，特别是针对松软岩层或密实土壤上的锚固或锁定，所述膨胀板的上端部为角状且设有装配孔，两个膨胀板的装配孔分别与另一对膨胀板铰接，从而形成更大深度的膨胀固结或锁定，当然，膨胀板与膨胀板之间可以多次串联铰接，还可以在串联铰接后的膨胀板的末端装设回位弹簧以方便拆卸。

实施例2

如图7、8及9所示，本实施例与实施例1基本相同，区别在于，为了适合更高强度的锚固，在带耳螺母支座4的两个支撑板的上端部固结过桥14，使得两个支撑板更加稳固牢靠；同时，过桥14为锥形，其好处是可将本发明直接打入或压人较松软的锚固基体内，集錾头功能于一体，包括可以在过桥的头部和侧面设置自攻螺牙。当然，过桥的上端面可以是弧形或平形，其端面上可以设置防滑花纹或齿。

如图7、8及9所示，嵌装在带耳螺母支座4内的膨胀板变换为一端为弧形一端为斜角形的异形膨胀板15，该异形膨胀板具有极强的撑开拱入和锁定抗拔能力，当撑开拱入锚固孔壁的异形膨胀板15处在一个打开的“个”字形的工作状态时，其两个膨胀板具有倒拔自锁功能，螺杆拧的越紧或越往外拉拔螺杆，膨胀板打开的幅度越大，膨胀板拱入锚固孔壁越深，当达到最大撑开状态时，异形膨胀板15的弧形端外侧中部是与过桥底面46相抵靠的，锚杆的工作状态犹如一个“T”字形，其锚固或锁定抗拔能力达到最大。

实施例3

如图10、11、14所示，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：为了使用更为方便，省略预先打孔步骤，在带耳螺母支座4的上端部设置钻头18，钻头18旋装在带螺纹过桥26上。如此可将本发明通过自切削直接钻入锚固基体内。

同时，为了方便钻头打孔与锚固撑开操作互不干扰，在螺杆与带耳螺母支座的配合部位设置自锁装置A1。具体提供两种结构方案：

第一种方案：如图12、13及34所示，自锁装置A1包括在螺杆5的头部侧面设置的锁舌腔23，锁舌腔23内安装了锁舌29和压簧24，锁舌29上开有限位槽30，锁舌29伸出端的正面设有滑动弧面22，限位螺丝20一端位于螺丝沉孔21内，一端穿过限位槽30对锁舌29进出距离进行限位，压簧24设置在锁舌29的后端部，给锁舌29一个向外的推力。同时，在带耳螺母支座4的内壁，对应于自锁装置A1的设置位置，设置一凸起的竖斜面19。当螺杆5的头部右旋进入带耳螺母支座4时，锁舌29上的滑动弧面22旋滑进入带耳螺母支座4内，螺杆5旋进一段距离后可正常推动膨胀板向外侧撑开，这里所述的螺杆5旋进一段距离是指自凸起的竖斜面19上端到膨胀板的下端这段距离，这段距离为自由行程，就是螺杆上端部包括锁舌在这段距离的进出是既不顶开膨胀板，也不自锁；当压簧24将锁舌29顶出时，将螺杆5左旋，锁舌29伸出端的背面与设置于带耳螺母支座4内壁上的凸起的竖斜面19相抵靠，使得带耳螺母支座4与螺杆5同步左旋。就是说，左旋螺杆5，锁舌29伸出锁舌腔23外并锁定带耳螺母支座4实现钻孔；右旋螺杆5，锁舌29被挤入锁舌腔23内，螺杆5顶开膨胀板实现锚固。

进一步来说，如图15所示，螺杆5的头部锁舌腔23的前壁上设有螺丝沉孔21，螺丝沉孔21用于安装限位螺丝20时，限位螺丝20的头部沉入其内；如图17所示，锁舌29上开有限位槽30，将限位螺丝20穿入限位槽30内,控制锁舌在锁舌腔内的进出幅度；锁舌正面设有滑动弧面22，背面设有小滑动弧面32，这样一来，锁舌29的正面与凸起的竖斜面19相靠就会自锁，锁舌29的背面与凸起的竖斜面19上端以外的部分相靠时就不会自锁，以满足自锁钻孔、解锁锚固的结构要求，同时配合如实施例4所述的回位弹簧，达到重复使用带有自锁装置的本发明。

第二种方案：如图35所示，螺杆5上端部的两个侧面开有棘齿槽57，带耳螺母支座4上的两个支撑板60的下端的连接面59上设有摆动锁舌腔58，摆动锁舌55嵌装在摆动锁舌腔58内，并通过连接螺丝61将其连接，侧压弹簧56给摆动锁舌一个向内的推力，左旋螺杆5，摆动锁舌55伸出并锁定在螺杆5上端部的棘齿槽57内，进而达到螺杆与带耳螺母支座同步转动并实现钻孔；右旋螺杆5，摆动锁舌55被挤入摆动锁舌腔58内，螺杆与带耳螺母支座脱开，螺杆5顶开膨胀板实现锚固。

另外，如图16所示，本实施例中的膨胀板为限位异形膨胀板28，限位异形膨胀板28的弧面端带有限位凸头25。限位凸头25与过桥底面46相抵靠时，可限制限位异形膨胀板28向内转动。根据锚固的使用要求，可在异形膨胀板的外侧面上设置防滑花纹或齿，并可对膨胀板锚固端27的部位进行热处理。

上面所述的左旋或右旋是根据锚固部位设定的，一般来说，对顶部实施锚固时采用左旋较为方便顺手，其他采用右旋。

实施例4

如图18所示，本实施例与实施例3基本相同，区别在于：为了重复使用，在带耳螺母支座4的上端侧面设置装配螺孔，在装配螺孔上安装回位弹簧31，回位弹簧的下端压在限位异形膨胀板28的外侧面。同时，配合自锁装置中的锁舌背面所设小滑动弧面，通过回位弹簧收拢被撑开的膨胀板，实现剪式膨胀锚杆可拆卸。

实施例5

如图19所示，本实施例与实施例3基本相同，区别在于直接将刀头嵌焊在带耳螺母支座4的上端，形成一个带钻头过桥33。

实施例6

如果对锚固孔洞的孔底有扩孔锚固要求，可以在上述实施例3-5的基础上，将所述膨胀板的外侧面做成具有切削功能的刀口形状。当加快螺杆的反向旋转速度时，两个膨胀板由于受到强力的离心力的作用，膨胀板向两侧甩开，在甩开的同时膨胀板外侧面的刀口对着锚固孔底部位的侧壁进行切削，从而实现了对锚固孔底的自扩孔，这样一来，被螺杆顶开的膨胀板是锁定或锚固在扩孔区域，强化了膨胀板的“扎根”效果，对于永久性的或更高标准的锚固工程是值得这样做的。当然，还可以再对其实施灌浆或注浆或注压。

实施例7

如图20、21所示，本实施例是本发明的简易结构。如图23所示，将铆轴40与带耳螺母支座36做成整体，铆轴40可以不居中，偏向左侧，带耳螺母支座的右侧设有靠壁34，若使用高强塑料制作带耳螺母支座36，可以设置一个金属螺母37固结在带耳螺母支座36的底部；同时将嵌装其内的膨胀板，设计为如图22所示的单片的开口膨胀板41，将膨胀板上的铰接孔做成开口形状，开口膨胀板41的开口处与铆轴40为过盈配合，开口膨胀板41的外侧面上设置防滑齿。装配膨胀板时只需将开口对着铆轴适当施压就能实现组装，组装后的膨胀板左侧斜面抵靠在靠壁34的上端部以限制膨胀板向内转动，连接螺杆38的顶端部设有半球头35，下端套有压盘39，连接螺杆38的底端部设有代替收紧螺母的安装沉头。当连接螺杆头部旋进带耳螺母支座36时，靠壁34抵靠着螺杆头部使其沿轴线同轴向移动，并推动膨胀板41的斜面使其向一侧撑开，从而达到了简化本发明的目的。

实施例8

如图38所示，可以在实施例7的基础上，将单片的开口膨胀板41变换为多片，多个铆轴40均布在多轴带耳螺母支座67的周边，单片的开口膨胀板分别安装在对应的铆轴40上，当六角螺栓66头部旋进多轴带耳螺母支座67内并顶开多个开口膨胀板时，多个膨胀板向四周外侧撑开，进而实现多个膨胀板锚固在孔壁四周；这里还需要补充说明的是，六角螺栓上端部半球头可以做成平头，因为该头部是与膨胀板的斜面相抵靠，而不是与棱角相抵靠。

此外，如图29、30和31所示，为了适合松软锚固基体的锚固，上述实施例中，均可以在所述膨胀板1或限位异形膨胀板28的锚固端铰接一种能增大受力面的活动支脚49，在活动支脚的锚固面上设置防滑花纹或齿，或固结柔性抗压防滑耐磨材料。

为了使膨胀件在剪式撑开后与稳态坚固层具有弹性固结或锁定的效果，可以将膨胀板的锚固端（段）做成具有弹性缓冲功效的形状，并可对其热处理（对于稳态坚固层，弹性膨胀比刚性膨胀的锁合效果更好），还可以在该弹性锚固面上设置防滑花纹或齿，或固结柔性抗压防滑耐磨材料，其弹性锚固面的横向曲率应当与锚固孔壁的曲率相近。这里所述的具有弹性缓冲功效的形状，即如图32所示，就是将所述膨胀板的斜面做成凹或凸弧面，将所述锚固端（段）的锚固面做成渐开式的凹或凸弧面，斜面与锚固面的凹与凸的方向一致。

这里需要进一步说明的是，所述具有弹性缓冲功效，一方面是指推动件推进时，膨胀件撑开的力道是弹性递增的，这样就不会因为过强的膨胀力而使得稳态坚固层受损，另一方面是指膨胀锚固后的工作状态也是处于弹性的，这样当锚固区域发生蠕动时，通过膨胀件和收紧件的共同弹性缓冲，实现了锚杆与锚固基体的自适应、以及锚杆与锚杆与锚固基体相互之间（锚固系统）的动态平衡，使得锚固效果处于最佳状态，同时还能提前预警和避免发生脆性坍塌。

为了降低成本，还可以将本发明所述的膨胀板变换成如图40所示的裤形膨胀板，裤形膨胀板69包括两个在上端部相连的角形膨胀板，所述上端相连部分上设置有开口铰接孔，相连部分在高度方向应逐渐变薄，并具有弹性，方便拆卸。

本发明具有极其广泛的用途和应用领域。现就其应用，举例以下应用实例：

应用实例1

如图24所示，本发明可以作为高速公路和高速铁路的护栏立柱，只需要在螺杆5上预留安装护栏的安装孔42，通过电钻将本发明直接钻入或压入地面45内，收紧螺杆5和螺母44，之后将护栏43与螺杆5用链接螺栓链接即可，省时省事，安装效率显著。

应用实例2

如图39所示，是将本发明用于基坑或护坡或坝体的锚固或加固支护示意图，锚杆通过电钻将本发明直接钻入或压入锚固基体68内，限位异形膨胀板28剪式撑开并锚固或锁定在锚固基体的密实坚固区域，收紧螺母9，就完成了本发明的锚固或加固施工；这里补充说明的是，锚固基体为密实的土壤时，可以将限位异形膨胀板28做成加长型的，强调“扎根”效果。

应用实例3

如图25、26、27所示，将本发明应用于矿山开采中的围岩支护锚固，锚固支护巷道或隧道，具体为：

方法之一，如图25所示，锚杆通过钻头18自切削直接钻入松动层50、塑性层51、坚固层52，限位异形膨胀板28剪式撑开并锚固或锁定在坚固层52的区域，就是本发明所述的锚杆头部是“扎根”在坚固层的，收紧螺母9，就完成了本发明的锚固施工。

方法之二，如图26所示，是将本发明用于锚固支护巷道或隧道，同时实施灌浆或注浆，灌浆孔55通过钻头18直接成孔，锚杆穿过松动层50、塑性层51、坚固层52，限位异形膨胀板28剪式撑开并锚固或锁定在坚固层52的区域，收紧螺母9，之后对其实施灌浆或注浆，实现了本发明的高强预应力锚固后的灌浆或注浆锚固。

方法之三，如图27所示，将带有注压膨胀管47的本发明用于锚固巷道或隧道的断面示意，仍然是由钻头18直接成孔，锚杆穿过松动层50、塑性层51、坚固层52，膨胀板28剪式撑开并锚固或锁定在坚固层52的区域，收紧螺母9，之后对注压膨胀管47实施注压，实现了剪式膨胀锚固和注压膨胀锚固相结合的锚固。

方法之四，在上述三种方法的基础上，分别增加膨胀板自扩孔步骤。即：在钻孔完成后，在剪式膨胀锚杆直接通过钻头自切削直接钻至坚固层后，在该锚固位置加快旋转，使剪式膨胀锚杆的膨胀板在离心力的作用下向两侧甩开，膨胀板外侧面的刀口对着锚固孔底部位的侧壁进行切削，对锚固孔底进行自扩孔。

应用实例4

如图33所示，将简化的本发明应用于建筑保温层或装饰层的锚固安装。先在锚固基体53和被固定的保温层54上预钻孔，将带有带轴的带耳螺母支座36的链接螺杆38穿入钻孔内，压盘39预先套装在链接螺杆38上，旋进链接螺杆38，使铰接于带轴的带耳螺母支座36内的开口膨胀板41向外撑开，收紧螺杆38，锚固安装完毕。

应用实例5

如图36所示，是本发明应用在锚固孔洞62内的状态示意，旋动方头10，异形膨胀板15撑开并锚固或锁定在锚固孔洞62的孔壁上，收紧螺母9，被锚固物63被固定在锚固基体53的锚固面64上。

应用实例6

如图37所示，是本发明应用在锚固孔洞64为通孔的状态示意，快速旋动螺杆或方头10，异形膨胀板15就能撑开并贴合或锁定在锚固孔洞62外的锚固面64上，异形膨胀板15的外侧上部抵靠在过桥14的底面46上，收紧螺母9，被锚固物63被固定在锚固基体53的锚固面64上，这里还可以设置一对侧涨弹簧65，使得异形膨胀板15能自动打开。

在拓展应用方面，可以将本发明做成建筑物或构筑物用的巨型规格（地桩），这种规格的膨胀板剪式撑开后的刚度及开度很大，进而产生巨大的抗拔力和抗压力；还可以将本发明做成小型或微型规格以满足家具、电器、饰品、灯具、厨具、医疗等的使用；还可以将本发明当作桥梁、电力、通讯、探头（柱、杆、塔）等的柱基使用，包括固定各种机械设备；还可以将多个本发明并联或串联起来应用，这里的并联或串联是通过支撑骨架构建起来的，支撑骨架可以是任何形状；还可以将本发明与拉压力传感器链接起来实现实时监控，总之，通过本发明的原理可以派生出多种规格或样式以满足多种用途的需要，限于篇幅，这里就不一一赘述。

值得一提的是：无论怎样组合应用，无论采用什么材料和工艺制造本发明产品，都必须对其做抗拉、抗剪及抗拔检验，在实际应用中，应当依据本发明的力学参数，不能单凭传统锚杆的锚固经验或现有教科书上的东西，因为本发明的锚杆性能或锚固效果及应用范围已经不是传统意义上的东西了。

Claims (10)

1.一种剪式膨胀锚杆，包括上部铰接有膨胀板的带耳螺母支座，以及与带耳螺母支座匹配的螺杆，所述螺杆的顶端部为弧面，所述螺杆的顶端部弧面与膨胀板下端部斜面的内侧棱角接触，旋转螺杆可使其沿膨胀板下端部斜面的内侧棱角直接推动膨胀板向外侧作剪式撑开；在所述螺杆的下端套装有一个托板和一个与之配套的螺母，托板底部设的一个凹弧面，所述螺母上部设有与托板底部凹弧面相适配的凸弧面；在带耳螺母支座的两个支撑板的上端部固结过桥，在带耳螺母支座的上端部设置钻头，所述钻头与过桥连接，或直接将刀头嵌焊在带耳螺母支座的上端，形成一个带钻头过桥；在螺杆与带耳螺母支座的配合部位设置自锁装置；其特征在于：

所述自锁装置包括在螺杆的上部侧面设置的锁舌腔，锁舌腔内安装锁舌和压簧，压簧设置在锁舌的后端部，锁舌伸出端的正面设有滑动弧面，锁舌中部上开有限位槽，限位螺丝穿过限位槽对锁舌进出距离进行限位；同时，在带耳螺母支座的内壁，对应于自锁装置的设置位置，设置一凸起的竖斜面；当螺杆正向旋转进入带耳螺母支座时，锁舌上的滑动弧面旋被顺向旋滑进入带耳螺母支座内，螺杆正常推动膨胀板向外侧撑开；当螺杆反向旋转，压簧将锁舌顶出，锁舌伸出端的背面与设置于带耳螺母支座内壁上的凸起的竖斜面相抵靠，使得带耳螺母支座与螺杆同步反向旋转实现钻孔；

或者，

所述自锁装置包括，在螺杆上端部的两个侧面设有棘齿槽，带耳螺母支座的两个支撑板的下端连接面上设有摆动锁舌腔，摆动锁舌嵌装在摆动锁舌腔内，设置于其侧部的侧压弹簧给摆动锁舌一个向内的推力；反旋螺杆，摆动锁舌伸出并锁定在螺杆上端部的棘齿槽内，使螺杆与带耳螺母支座同步转动并实现钻孔；正旋螺杆，摆动锁舌被挤入摆动锁舌腔内，螺杆与带耳螺母支座脱开，螺杆顶开膨胀板实现锚固。

2.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：在带耳螺母支座的上端侧面设置装配螺孔，在装配螺孔上安装回位弹簧，回位弹簧的下端压在膨胀板的外侧面，同时锁舌的背面设有小滑动弧面，凸起的竖斜面上端至未撑开状态下的膨胀板的下端之间设有间距，使锁舌与凸起的竖斜面上端以外的部分相靠时不会自锁，通过回位弹簧将膨胀板恢复原位。

3.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：托板凹弧面上的中心孔洞部位设有沿螺杆外周面向上延伸的边壁；所述托板的边部向上翘曲。

4.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：在所述螺杆的内部沿轴向设置灌浆孔，在螺杆外围设置若干出浆孔。

5.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：所述螺杆的中段固结注压膨胀管，注压膨胀管两端的管壁稍薄或稍薄带褶皱。

6.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：在带耳螺母支座的支撑板的内壁分别设置限位柱，所述限位柱设置于膨胀板撑开方向的相对方向。

7.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：在膨胀板的下端斜面内侧棱角设置为R倒角。

8.根据权利要求1所述的剪式膨胀锚杆，其特征在于：所述膨胀板的下端部斜面替换为凹弧面或凸弧面，同时将所述膨胀板的的锚固面设置为对应的凹弧面或凸弧面，形成具有弹性的锚固端或锚固段，弹性锚固面的横向曲率与锚固孔壁的曲率相匹配。

9.一种剪式膨胀锚杆的应用方法，用于锚固支护巷道或隧道或矿山开采中的围岩，其锚固层包括松动层、塑性层及坚固层，包括以下步骤：在锚固层预钻锚固孔并将剪式膨胀锚杆插入锚固孔，或剪式膨胀锚杆直接通过钻头自切削直接钻入松动层、塑性层直至坚固层；旋进螺杆，使膨胀板剪式撑开，并锚固在坚固层区域；最后收紧螺母，完成锚固作业；其特征在于，在剪式膨胀锚杆直接通过钻头自切削直接钻至坚固层后，在该锚固位置加强旋转，使剪式膨胀锚杆上的膨胀板在离心力的作用下向两侧甩开，膨胀板外侧面的刀口对着锚固孔底部位的侧壁进行切削，对锚固孔底进行自扩孔。

10.根据权利要求9所述的剪式膨胀锚杆的应用方法，其特征在于：采用带有注压膨胀管的剪式膨胀锚杆，在剪式膨胀锚杆锚固在坚固层区域后，对注压膨胀管实施注压。