本发明涉及一种二衬台车顶模安装装置，包括滑动槽组、导轨装置、导轨移动机构、顶升装置、转运装置，所述滑动槽组安装在台车门架立柱上，设有供所述导轨装置纵向滑动的空间，所述导轨装置在所述导轨移动机构的作用下可沿所述滑动槽组移动，所述顶升装置安装在门架底纵梁上，用于将顶模顶升至转接高度，所述转运装置可沿所述导轨装置移动并能够升降，用于转接顶模和移动顶模至安装位置并放置在台梁上。本发明还提供一种应用于所述装置的施工方法。本发明可实现二衬台车顶模的安装，操作简单，安全可靠。