本发明公开了运营隧道上方的轻质路基结构、设计及施工方法，包括复合轻质桩、轻质本体、U型轻质槽和排水沟，复合轻质桩沿线路纵向间隔成排设置在运营状态隧道上方的岩土地基中，复合轻质桩包括成桩轻质体，轻质本体设置在复合轻质桩顶部，U型轻质槽设置在轻质本体顶部，U型轻质槽顶部填筑有土质填料，排水沟位于轻质本体两端。结合轻质土材料的低密度、高抗压及直立美观等特征，基于复合加筋笼的环箍效应及竖向土工格栅和环形土工格栅的加筋作用，提出一种等载置换的轻型化路基结构。能实现运营隧道上方路基修建目的，路基附加荷载小，可保证隧道结构的正常使用功能和隧道内交通工具的安全运营。该结构节省建设用地，减少生态环境破坏，社会、经济、环境效益显著。