本发明公开了一种穿越溶洞的预制薄壁管桩复合桩基础结构及其施工方法，属于桩基施工技术领域，本发明的穿越溶洞环境预制薄壁管桩复合桩基础可以实现在地下溶洞环境地基中进行桩基施工时，在预制薄壁混凝土管桩内浇筑混凝土不会使混凝土流失进入所述溶洞空腔中，以免造成物料浪费；以及在所述预制薄壁混凝土管桩外壁与所述冲孔桩孔壁间隙，下伏基岩段充填水泥浆，上覆土层和石灰岩层段先填充级配良好的填料再注入水泥浆液，最后所述预制薄壁混凝土管桩中下放钢筋笼，浇筑桩身混凝土，养护成桩。本发明施工工艺简单，具有降低成本，降低操作难度等优点，避免出现物料浪费、浇筑混凝土流失等现象，保证了桩基承载力稳定性和成型质量。