本发明涉及一种基于土工膜与水泥土的复合防渗墙及施工方法，复合防渗墙包括水泥土墙和设于水泥土墙内的垂直防渗膜墙，垂直防渗膜墙包括相互套接的幅单元，幅单元包括框架和四周连接于框架内侧的垂直防渗膜；施工方法包括以下步骤：测量放样定位、沟槽施工、桩施工、幅单元下放就位。将垂直防渗膜与水泥土墙结合起来形成复合防渗墙，充分发挥垂直防渗膜渗透性好的特点，同时也发挥水泥土墙凝固前的水土平衡作用以及凝固后的防渗固结作用，增加了整个防渗作用宽度和路径，提高了单一的防渗效果。在下放过程中采用定位对中架进行定位施工，定位对中架主要确保幅单元下放过程中垂直度的控制以及限制幅单元下放过程中对已完成幅单元的影响。