本发明提供了一种连拱隧道三层薄壁式直中墙结构，所述直中墙包括中间加强层、先行洞侧直中墙与后行洞侧直中墙，所述先行洞侧直中墙位于先行洞内，所述后行洞侧直中墙位于后行洞内，所述中间加强层包括位于中间的主型钢、左侧波纹钢板、右侧波纹钢板、以及内部灌注的自密实混凝土，所述主型钢和所述左侧波纹钢板、所述右侧波纹钢板按设计开挖步距和开挖台阶高度确定分段长度。本发明解决了中隔墙帽顶和中导洞拱顶之间喷射混凝土回填不密实导致的结构开裂等问题，且实现了直墙分岔隧道的并行施工，解决了常规中导洞法施工工序繁多、施工难度大、效率低，隧道结构受力状态转换复杂的问题。