本发明提供了一种大直径盾构隧道整体预制中隔墙结构及其施工方法，所述结构包括多个中隔墙预制模块、化学锚栓、第一钢筋接驳器、第二钢筋接驳器和纵梁；多个中隔墙预制模块沿隧道长度方向排列，两个中隔墙预制模块之间卯榫连接；中隔墙预制模块的顶部连接有一个“π”字形水平限位件，中隔墙预制模块的顶部连接于水平限位件的凹槽，水平限位件通过化学锚栓连接于隧道的内衬顶部；中隔墙预制模块底部两侧分别固定连接有多个第一钢筋接驳器，第一钢筋接驳器采用钢筋连接多个第二钢筋接驳器；两个纵梁分别位于中隔墙预制模块的两侧。相较于现有技术，本发明解决了现有中隔墙与隧道内侧连接稳固性较差的问题。