本发明涉及地下空间施工领域，具体公开了一种地下空间施工溶洞顶壁加强结构，包括支承桩、设置在支承桩的顶端的支撑件、设置在支撑件上的气囊以及混凝土层，支承桩穿过土层以及溶洞后固定在岩层上，土层上设置有供支承桩穿过的桩孔，支撑件包括本体、设置在本体的底端的锥体以及转动设置在锥体上的支撑板，本发明提供加强结构的处理方法，本发明在溶洞内设置支承桩，在支承桩的顶端设置支撑件，支撑件进入溶洞内后支撑板展开，将气囊移动至溶洞内充气后铺设在支撑板上，向溶洞内注入混凝土，混凝土在气囊的顶端将溶洞的顶端封闭，形成混凝土层,能够避免将整个溶洞填充，极大地减少了施工成本以及周期。