本发明涉及基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆系统及方法，包括由管片衬砌拼装而成的隧道结构，管片衬砌中心部位预埋有兼做吊装孔的注浆孔，管片衬砌外弧面设有横纵向外嵌式通道，沿管片环向的为浆液扩散主通道，沿隧道纵向的为浆液扩散次通道，浆液扩散主通道与注浆孔相连；外嵌式通道采用预埋槽道，预埋槽道内设有高伸张性的囊袋，通过注浆孔注入的浆液只能在囊袋限定范围内流动。本发明对富水、大粒径卵石土地层的意义更为显著，可有效解决地层超挖或扰动情况下，常规注浆工艺对应的浆液被地下水稀释或流失于周边松散地层的弊端，实现盾尾空隙三维环状空间的有效充填，确保隧道与周边地层有效接触，实现隧道结构稳定与周边环境安全。