本发明公开了一种隧道混凝土衬砌及拱顶水泥浆灌注施工系统，包括端部模板、灌注管、衬砌台车和灌注设备，端部模板设置在隧道的衬砌施工区域外端，灌注管居中预埋在衬砌施工区域的拱顶底部，灌注管沿纵向延伸并在靠近拱顶的一侧阵列设置有多个灌注孔，灌注管的前端封堵、后端由端部模板穿出，灌注设备通过输送管与灌注管的后端连接，衬砌台车在衬砌施工区域浇筑混凝土形成衬砌结构，灌注设备通过灌注管向隧道拱顶与凝固前的衬砌结构之间浇筑水泥浆，以灌注隧道拱顶与衬砌结构之间的空腔。所提供的施工系统，将隧道混凝土衬砌工序与拱顶水泥浆灌注工序两者有机衔接，提高了隧道衬砌后拱顶空腔灌注的质量和效率。