本发明提供了一种可变径盾构机，其包括盾体、主驱动、可变径刀盘、推进装置、管片拼装系统；主驱动能带动可变径刀盘沿轴向相对于盾体移动；可变径刀盘包括刀盘本体、扩挖刀装置及扩径组件；刀盘本体与主驱动连接；扩挖刀装置设置于刀盘本体中，且扩挖刀装置能沿径向延伸出刀盘本体，以在刀盘本体的带动下开挖土层形成扩挖空间；扩径组件中设置有刀具，以在可变径盾构机扩径时，安装于刀盘本体上，以扩充开挖直径。同时，本发明还提供了一种可变径盾构机的施工方法。与现有技术相比，本发明提供的可变径盾构机及其施工方法在洞内即可实现变径，可以缩短施工周期，让变径操作过程简单便捷，并且不仅适用于盾构机变径，而且能够适应TBM变径。