本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道洞门防撞护墙系统。
背景技术：
洞门是隧道的咽喉，是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑装饰的支挡结构物。它联系衬砌和路堑，也是整个隧道结构的主要组成部分，更是隧道进出口的标志。随着我国经济发展水平的不断提高，大量山区公路、铁路等交通基础设施得到大力发展，使得隧道建设数量与日俱增的同时，也带来了严峻的交通事故。而事故统计分析表明，无论是一般公路还是高速公路，洞门事故高发，且重、特大事故占较高比例。例如，2017年8月10日，秦岭1号隧道发生的一起客车碰撞洞门墙事故，造成了车内36人死亡，13人受伤的惨剧。因此，如何体现“以人为本、安全至上”的指导思想，采取行之有效的措施在公路运营期减少、甚至避免类似的交通事故是公路交通建设、管理、设计研究部门现阶段最为关注和迫切解决的问题。
目前，普遍在公路两侧设置防撞护栏作为公路重要的防护设施之一，但针对隧道洞门防护尚无科学的分析依据与统一的处理措施，已公开的文献及专利文件中也并无任何相关研究，现有技术中公路隧道洞门安全隐患高，防护措施严重不足的问题，所以有必要提出一个统筹实际、可靠、经济、高效的隧道洞门防撞护墙系统。
技术实现要素：
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种隧道洞门防撞护墙系统。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种隧道洞门防撞护墙系统，包括升降路桩系统以及防撞护墙主体装置，防撞护墙主体装置设置在洞口的隧道洞门墙处或在相邻洞门之间的区域；升降路桩系统包括升降路桩、地感线圈、压力传感器、采集感应器与电控动力装置；升降路桩埋置于防撞护墙主体装置前方15～20米处；地感线圈埋置于防撞护墙主体装置前方5～6.5米地表下；压力传感器安置于防撞护墙主体装置内；采集感应器设置在隧道洞口值班室或紧贴隧道洞门墙下边缘，或设置在邻近洞口隧道内部侧墙处；电控动力装置设置在隧道洞口值班室或邻近电箱与电站处；压力传感器和地感线圈均与采集感应器相连，升降路桩和采集感应器均与路桩电控动力装置相连。
本发明进一步的改进在于，升降路桩为气压或电液驱动的全自动路桩，升降路桩内置led射灯。
本发明进一步的改进在于，地感线圈铺设为矩形或8字形，并且地感线圈的电感量为100uh～300uh。
本发明进一步的改进在于，防撞护墙主体装置由防撞板块、传感器安置夹层、材料板、气囊连接层、弹簧缓冲层、护墙、防反弹固定板和防翻保护装置组成；护墙包括竖直墙体以及水平墙体，竖直墙体以及水平墙体垂直设置，并且护墙的竖直墙体底部预埋钢筋使护墙与洞门墙连接为一个整体，防翻保护装置安置于护墙的水平墙体的底部，防撞板块表面为曲面，防撞板块、传感器安置夹层、气囊连接层、弹簧缓冲层以及竖直墙体依次相连，防反弹固定板安置于防撞护墙主体装置的两侧；压力传感器安置于防撞护墙主体装置的传感器安置夹层内。
本发明进一步的改进在于，护墙紧贴于隧道洞门墙，护墙的水平墙体顶面开设有排水槽，并且护墙的水平墙体顶面设置2％坡度使得水流汇入排水槽；护墙的竖直墙体的坡度为8％，护墙的竖直墙体与洞门墙锚固，并且护墙的竖直墙体内部设置构造钢筋。
本发明进一步的改进在于，防撞板块与传感器安置夹层之间、传感器安置夹层与气囊连接层之间、气囊连接层与弹簧缓冲层之间以及弹簧缓冲层与竖直墙体之间均设置有连接板。
本发明进一步的改进在于，防撞板块由纤维增强合金板、frp柔性消能防撞块以及若干铸钢制减速带组成，frp柔性消能防撞块通过涂刷粘接剂与传感器安置夹层连接，frp柔性消能防撞块表面为曲面，并且frp柔性消能防撞块表面的边沿处粘接有纤维增强合金板，若干铸钢制减速带水平间隔设置在固定在纤维增强合金板表面上，并且相邻铸钢制减速带之间的距离为10～15米。
本发明进一步的改进在于，传感器安置夹层包括空心网格夹层，空心网格夹层内设置有多个压力传感器以及多个气囊传感器；气囊连接层内设置有多个气体发生器与多个气囊；气囊传感器通过信号线与气体发生器，气体发生器通过信号线与气囊传感器连接。
本发明进一步的改进在于，空心网格夹层内填充有用于围裹压力传感器和气囊传感器的橡胶类柔性材料。
本发明进一步的改进在于，弹簧缓冲层截面为倒置直角梯形结构，弹簧缓冲层内设置有若干弹性缓冲器，每个弹性缓冲器上设置有一个压簧，弹簧缓冲层内还填充有聚苯乙烯泡沫塑料；
防翻保护装置设置于护墙上部，包括弹力阻尼材料拦截网、橡胶轮胎以及聚氨酯缓冲介质；弹力阻尼材料拦截网外裹弹性阻尼材料，通过膨胀钉嵌入护墙混凝土内，构成拦网袋，弹力阻尼材料拦截网内设置有若干平行设置的橡胶轮胎，橡胶轮胎之间以及橡胶轮胎与弹力阻尼材料拦截网之间的空隙填充有聚氨酯缓冲介质。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过在洞口的隧道洞门墙处或在相邻洞门之间的区域设置防撞护墙主体装置，同时设置升降路桩、地感线圈、压力传感器、采集感应器与电控动力装置，将地感线圈埋置于防撞护墙主体装置前方5～6.5米地表下构成感应区域，即危险区域。当事故车辆经过该区域，由于空间金属介质发生变化引发线圈电感值，并将电流信号传输至采集感应器；压力传感器将通过事故车辆撞击产生的压力传递信号转换成可用电信号并传输至采集感应器；所述采集感应器通过采集压力传感器与地感线圈传递的电流信息，将其转换成符合电控动力装置所需要的标准电信号，并将标准电信号传输至电控动力装置；电控动力装置通过处理采集压力传感器与地感线圈传递的电流信息，进而操控升降路桩运行。升降路桩系统的作用在于双层预警防护，防止事故发生的第一时间处理不当，造成二次扩大。当事故车辆通过地感线圈构成的感应区域时，即不可避免会发生碰撞事故，而当事故车辆与防撞护墙主体装置碰撞时，压力传感器及时反映出电流信号，二者都会使升降路桩并发出预警信号，限制后续车辆的通行并及时阻止事故车辆远离车流，限制在事故区域内，实施有效管理与阻截。本发明将隧道洞口段与隧道洞门防撞护墙系统在机理上整体贯联，改进了隧道洞口防护的传统理念并提供了一种新的洞门结构；本发明所涉取材均为常见材料，施工方便，结构简单，极大地减少了材料费用与工程设备费用，美观且无安全隐患；本发明极大提高公路安全品质并对隧道洞门墙体起到一定保护作用，极大地保护在洞门碰撞事故中的人民群众生命和财产安全；本发明综合利用率较高，可适应不同的隧道洞口段环境。
进一步的，纤维增强合金板表面为曲面，能够延长事故车辆的移动路径与制动时间。
进一步的，可选用废弃橡胶轮胎悬挂于弹力阻尼材料拦截网内，在空隙处填充弹性缓冲介质，防翻保护装置主要作为一层柔性缓冲层，防止事故车辆直接与混凝土部分撞击，从纤维增强合金板顶部翻出。
附图说明
图1为本发明系统依托的隧道洞口段示意图；
图2为本发明系统示意图；
图3为本发明系统的升降路桩系统示意图；
图4为本发明系统的防撞护墙主体装置轴侧图；
图5为本发明系统的防撞护墙主体装置侧视图；
图6为本发明系统的粘定式防撞板块示意图；
图7为本发明系统的传感器安置夹层示意图；
图8为本发明系统的气囊连接层示意图；
图9为本发明系统的弹簧缓冲层示意图；
图10为本发明系统的防翻保护装置；
图11为本发明系统的护墙示意图；
图12为本发明系统的护墙配筋图。
图中，1-洞口，2-洞门，3-洞门墙，4-升降路桩，5-电控动力装置，6-电感线圈，7-压力传感器，8-采集感应器，9-防撞护墙主体装置，4.1-防撞板块，4.2-传感器安置夹层，4.3-气囊连接层，4.4-弹簧缓冲层，4.5-护墙，4.6-防反弹固定板，4.7-防翻保护装置，4.1.1-铸钢制减速带，4.1.2-纤维增强合金板，4.1.3-frp柔性消能防撞块，4.2.1-囊传感器，4.2.2-穿线孔，4.2.3-空心网格夹层，4.2.4-材料板，4.2.5-信号线，4.3.3-气体发生器，4.3.4-气囊，4.4.1-压簧，4.4.2-弹性缓冲器，4.7.1-弹力阻尼材料拦截网，4.7.2-橡胶轮胎，4.7.3-聚氨酯缓冲介质，4.8.1-排水槽，4.8.2-n1ф25锚杆钢筋，4.8.3-n2ф20纵向构造钢筋，4.8.4-n3ф20横向构造钢筋。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1与图2，一种隧道洞门防撞护墙装置系统，包括升降路桩系统以及防撞护墙主体装置9，根据隧道洞口段的实际结构布置，防撞护墙主体装置9设置在洞口1的隧道洞门墙3处或在相邻洞门2之间的区域。
参见图2、图3和图4，升降路桩系统包括升降路桩4、地感线圈6、压力传感器7、采集感应器8与电控动力装置5。
根据实际工况，升降路桩4埋置于防撞护墙主体装置9前方15～20米处；地感线圈6埋置于防撞护墙主体装置9前方5～6.5米地表下；压力传感器7安置于防撞护墙主体装置9内；采集感应器8设置在隧道洞口值班室或紧贴隧道洞门墙3下边缘，也可设置在邻近洞口隧道内部侧墙处；电控动力装置5设置在隧道洞口值班室或邻近电箱与电站处；压力传感器7和地感线圈6均与采集感应器8相连，升降路桩4和采集感应器8均与路桩电控动力装置5相连。
具体的，升降路桩4可选用常见气压或电液驱动的全自动路桩，每个全自动路柱设备均是一个独立单元，与路桩电控动力装置5之间只需通过电线连接并通过其控制信号进行升降，所述升降路桩4内置led射灯，在运行过程中起到警示与亮化作用；所述地感线圈6可选用常见的矩形安装或“8”字形安装，为保证检测器的最佳工作状态，从而使地感线圈6的电感量保持在100uh～300uh之间，其具体匝数应根据隧道洞口周边实际的金属物质含量来判定，将地感线圈6埋置于防撞护墙主体装置9前方5～6.5米地表下构成感应区域，即危险区域。当事故车辆经过该区域，由于空间金属介质发生变化引发线圈电感值，并将电流信号传输至采集感应器8；所述压力传感器7选用表压感应器，将通过事故车辆撞击产生的压力传递信号按照一定的规律转换成可用电信号并传输至采集感应器8；所述采集感应器8是一种采集感应装置，通过采集压力传感器7与地感线圈6传递的电流信息，将其按照设定规律转换成符合常见路桩电控动力装置所需要的标准电信号，并将标准电信号传输至电控动力装置5；所述电控动力装置5通过处理采集压力传感器7与地感线圈6传递的电流信息，进而操控升降路桩4运行，电控动力装置5包含液压动力与电控装置，涉及电机、油泵、控制主板、控制器等，可参考升降hb101型或hbs系列。
本发明中所述升降路桩系统的作用在于双层预警防护，防止事故发生的第一时间处理不当，造成二次扩大。当事故车辆通过地感线圈6构成的感应区域时，即不可避免会发生碰撞事故，而当事故车辆与防撞护墙主体装置9碰撞时，压力传感器7及时反映出电流信号，二者都会使升降路桩4并发出预警信号，限制后续车辆的通行并及时阻止事故车辆远离车流，限制在事故区域内，实施有效管理与阻截。所述升降路桩4与地感线圈6、压力传感器7的选择没有绝对参考，应根据隧道不同的重要程度与运营模式选取合适的型号与埋置方式。所述电控动力装置5与采集感应器8涉及的相关电控要求均可由现有专业技术满足。
参见图4与图5，所述防撞护墙主体装置9由防撞板块4.1、传感器安置夹层4.2、材料板4.2.4、气囊连接层4.3、弹簧缓冲层4.4、护墙4.5、防反弹固定板4.6和防翻保护装置4.7组成。压力传感器7安置于防撞护墙主体装置9的传感器安置夹层4.2内。具体的，当事故车辆与防撞护墙主体装置9碰撞时，是与防撞护墙主体装置9的防撞板块4.1碰撞。
护墙4.5包括竖直墙体以及水平墙体，竖直墙体以及水平墙体垂直设置，并且护墙4.5的竖直墙体的墙底中预埋n1ф25锚杆钢筋4.8.2使护墙4.5与洞门墙3连接为一个整体，防翻保护装置4.7安置于护墙4.5的水平墙体的下方，通过膨胀钉嵌入护墙4.5混凝土内，用螺丝固定构成拦网袋，防撞板块4.1表面为曲面，用于起缓冲的作用，防撞板块4.1、传感器安置夹层4.2、气囊连接层4.3、弹簧缓冲层4.4与竖直墙体相连，具体的，弹簧缓冲层4.4通过材料板4.2.4涂刷粘接剂与护墙4.5固定，气囊连接层4.3通过材料板4.2.4涂刷粘接剂与弹簧缓冲层4.4固定，传感器安置夹层4.2通过材料板4.2.4涂刷粘接剂与气囊连接层4.3固定，防撞板块4.1通过材料板4.2.4涂刷粘接剂与传感器安置夹层4.2固定，防反弹固定板4.6安置于防撞护墙主体装置9的两侧，一侧与护墙4.5通过预留螺栓焊接固定，另一侧与弹簧缓冲层4.4和气囊连接层4.3之间的材料板4.2.4埋弧焊固定。
参见图6，所述防撞板块4.1由纤维增强合金板4.1.2、frp柔性消能防撞块4.1.3以及若干铸钢制减速带4.1.1组成，frp柔性消能防撞块4.1.3通过涂刷粘接剂与传感器安置夹层4.2连接，frp柔性消能防撞块4.1.3表面为曲面，并且frp柔性消能防撞块4.1.3表面的边沿处粘接有纤维增强合金板4.1.2，若干铸钢制减速带4.1.1水平间隔设置在固定在纤维增强合金板4.1.2表面上，并且相邻铸钢制减速带4.1.1之间的距离为10～15米。
将纤维增强合金板4.1.2设置为曲面，以延长事故车辆的移动路径与制动时间，纤维增强合金板4.1.2的顶边与底边形成的平面的坡度为20％，其曲面的弧度根据实际情况可以灵活调整，所述frp柔性消能防撞块4.1.3主要由强耐腐蚀纤维增强复合材料构成。上述纤维增强合金板4.1.2、frp柔性消能防撞块4.1.3以及若干铸钢制减速带4.1.1彼此之间可通过涂刷粘接剂与密封胶固定，所述铸钢制减速带4.1.1采用特种钢制作，黄黑色相间，规格可选取300*350*80mm，所述frp柔性消能防撞块4.1.3为弹性复合材料，其内部填充抗剪强度高、缓冲能力强的耗能与缓冲介质，进而提高防撞板块4.1的稳定与防撞抗击性能。
参见图7，所述传感器安置夹层4.2包括空心网格夹层4.2.3，空心网格夹层4.2.3内设置有多个压力传感器7以及多个气囊传感器4.2.1(磁电式气囊传感器)。空心网格夹层4.2.3的前后两侧设置材料板4.2.4，材料板4.2.4(材质为树脂基纤维增强复合材料)作为接触面，与传感器安置夹层4.2前后的材料板4.2.4通过涂刷粘接剂与密封胶固定，多个压力传感器7与多个气囊传感器4.2.1通过铅丝或粘结固定于空心网格夹层4.2.3中部，保证基本覆盖事故车辆接触传递面即可，所述空心网格夹层4.2.3内可考虑填充橡胶类柔性材料围裹压力传感器7和气囊传感器4.2.1，以提高整体稳定性。
参见图8，所述气囊连接层4.3内开设有穿线孔4.2.2，气囊连接层4.3内设置有多个气体发生器4.3.3与多个气囊4.3.4。每个气体发生器4.3.3通过信号线4.2.5与相应的每个气囊传感器4.2.1连接。气囊连接层4.3的两个表面与传感器安置夹层4.2和弹簧缓冲层4.4之间通过材料板4.2.4相连，具体的，材料板4.2.4作为接触面，通过涂刷粘接剂或密封胶与传感器安置夹层4.2和弹簧缓冲层4.4固定。
空心网格夹层4.2.3内开设有穿线孔4.2.2，信号线4.2.5通过穿线孔4.2.2拉引，从气囊传感器4.2.1接入并与气体发生器4.3.3连接，其涉及的相关电控要求均可由现有专业技术满足。
进一步地，气囊4.3.4是一种半硬质泡沫塑料，由防裂性能好的聚酰胺织物制成，里面涂有涂层材料，其大小与形状是确定安全气囊保护效果的重要因素，必须根据隧道不同的防治措施与重要程度选取合适的型号。
气囊传感器4.2.1接收由防撞板块4.1传递过来的撞击信号，随即向气体发生器4.3.3发送启动信号，气体发生器4.3.3接到启动信号后引燃气体发生剂，产生大量气体，经过滤并冷却后进入气囊4.3.4，使气囊4.3.4在极短时间内迅速展开；气囊传感器4.2.1与气体发生器4.3.3的选择没有绝对参考，应根据隧道不同的重要程度与运营模式选取合适的型号。
参见图9，所述弹簧缓冲层4.4的截面为倒置直角梯形结构，弹簧缓冲层4.4内设置有若干压簧4.4.1和弹性缓冲器4.4.2。压簧4.4.1的长度根据弹簧缓冲层4.4的厚度进行设定。弹簧缓冲层4.4的两个表面通过材料板4.2.4与气囊连接层4.3和护墙4.5相连。具体的，材料板4.2.4作为接触面，通过涂刷粘接剂或密封胶将弹簧缓冲层4.4与相邻的气囊连接层4.3和护墙4.5固定。适当增大材料板4.2.4尺寸以便于防反弹固定板4.6与其埋弧焊固定，将弹性缓冲器4.4.2双向固定于材料板4.2.4与护墙4.5上，将压簧4.4.1与弹性缓冲器4.4.2固定，弹簧缓冲层4.4内填充聚苯乙烯泡沫塑料。
进一步地，所述弹性缓冲器4.4.2可选用垫圈或粘结固定，将压簧4.4.1与弹性缓冲器4.4.2焊接，所述压簧建议采用gb4361，a类压簧，所述弹性缓冲器4.4.2采用普通弹性或常阻阻振器，在矩形受力面传递下，可增设压簧4.4.1个数进而增大弹性缓冲面，填充聚苯乙烯泡沫塑料以包裹压簧4.4.1，提高整体稳定性。
参见图10，所述防翻保护装置4.7设置于护墙4.5上部，包括弹力阻尼材料拦截网4.7.1、橡胶轮胎4.7.2以及聚氨酯缓冲介质4.7.3。所述弹力阻尼材料拦截网4.7.1外裹弹性阻尼材料，通过膨胀钉嵌入护墙4.5混凝土内，用螺丝固定构成拦网袋，弹力阻尼材料拦截网4.7.1内设置有若干平行设置的橡胶轮胎4.7.2，橡胶轮胎4.7.2之间以及橡胶轮胎4.7.2与弹力阻尼材料拦截网4.7.1之间的空隙填充有聚氨酯缓冲介质4.7.3。
进一步地，可选用废弃橡胶轮胎悬挂于弹力阻尼材料拦截网4.7.1内，在空隙处填充弹性缓冲介质4.7.3，所述防翻保护装置4.7主要作为一层柔性缓冲层，防止事故车辆直接与混凝土部分撞击，从纤维增强合金板4.1.2顶部翻出。
参见图11，所述护墙4.5紧贴于隧道洞门墙，必须结合洞口段的重要与危险程度，参照防撞等级为sb级或sa级的加强型混凝土护栏进行设计，墙体采用c30现浇混凝钢筋土，为提高其抗倾覆稳定性，在墙底处混凝土中预埋锚杆钢筋，将墙体混凝土与洞墙更好地连接为一个整体。
进一步地，在垂直于护墙4.5中心轴线方向水平设置排水槽4.8.1，其垂直于隧道中心轴线的横截面为u型，外壁紧贴墙体，由水泥浇筑而成，设置2％坡度使得水流汇入排水槽4.8.1并排出洞门墙外，极大减少了雨水对护墙4.5的腐蚀。
参见图12，所述护墙4.8为钢筋混凝土构造物，设置为8％坡度，通过n1ф25锚杆钢筋4.8.2与洞门墙3锚固，在内部构造n2ф20纵向钢筋4.8.3与n3ф20横向钢筋4.8.4。
本发明所涉取材均为常见材料，施工方便，结构简单，极大地减少了材料费用与工程设备费用，美观且无安全隐患。
以上内容是结合具体实施例对本发明方法所作的进一步详细说明，不能认定本发明方法的具体实施只限于此。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。