本发明涉及一种用于高速公路隧道整体衬砌台车的沟槽衬砌成型装置，沟槽成型组件通过沟槽架体将其定位在隧道的设定位置上，沟槽架体上设置有与沟槽成型组件限定的沟槽衬砌空间相连通的接收组件，其中，接收组件用于接收预制的混凝土、对混凝土进行二次搅拌以及将处理后的预制混凝土定向输送至沟槽成型组件所限定的沟槽衬砌空间中；沟槽架体能够与衬砌台车进行联动，使得沟槽成型组件限定的沟槽衬砌空间能够与隧道壁衬砌空间相连通，从而通过向沟槽衬砌空间和隧道壁衬砌空间注入混凝土的方式浇筑出与隧道衬砌壁一体成型的沟槽。本发明具有一次性浇筑成型、支模定位快、模板周转快、本身作业空间小、能够对浇筑的混凝土进行充分作用等特点。