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为改善寒区高铁隧道衬砌表面挂冰病害,保障高铁隧道运营安全,开展挂冰成因和预测预警技术研究。首先总结隧道内结冰类型,分析隧道防水抗冻经时失效的原因;然后提出可维护隧道施工缝防水抗冻构造以改善施工缝冻害问题;最后利用基于物联网技术的隧道结冰预测预警系统指导除冰工作。结果表明:防水层在服役期间受围岩压力和循环剪切力的作用失效,隧道排水系统在运营过程中发生淤积、堵塞,布设与初期支护与二次衬砌间的保温层在受压浸水冻融循环条件下迅速破坏并导致保温失效是隧道防水抗冻失效的原因;可维护的隧道施工缝防水抗冻构造在原结构上增加了泄水孔、维护孔和密封环,可通过维护孔更换密封环。