本发明公开了一种车载式地铁隧道衬砌检测装备及方法，其中该设备包括：隧道衬砌内部检测系统，用于对隧道衬砌内部进行雷达检测，得到表征隧道衬砌内部缺陷3D空间的地铁隧道衬砌雷达检测数据；隧道衬砌表观检测及红外耦合系统，用于以激光CCD表观成像技术对地铁隧道衬砌进行表观成像检测，得到地铁隧道衬砌表观成像数据；对地铁隧道衬砌表观进行热成像扫描，得到地铁隧道衬砌红外热敏检测数据；检测数据综合云评估系统，用于根据地铁隧道衬砌雷达检测数据、地铁隧道衬砌表观成像数据和地铁隧道衬砌红外热敏检测数据，进行地铁隧道三维模型重构，得到地铁隧道衬砌内部3D结构模型。本发明可提升地铁隧道衬砌检测诊断的效率和准确率。