本发明公开一种寒区隧道碎石盲沟保温防冻结构，包括主动加热模块和保温防水模块；主动加热模块包括设置在碎石盲沟内的电热管，电热管联合呈回路与电力加热控制系统连接，电力加热控制系统电性连接温度传感器和温控器；所述保温防水模块包括设置在初期支护临碎石盲沟一侧的第一保温防水结构和设于初期支护与二次衬砌之间的第二保温防水结构。本发明还公开一种寒区隧道碎石盲沟保温防冻施工方法。本发明采取双重保温措施，结合主动保温防冻和被动保温防冻技术进行多层次复合保温，保温防冻效果好；采用电力加热控制系统对电热管进行集中加热，以主动改变隧道防冻段的温度条件，可实现对碎石盲沟温度的实时监测和自动调控。