本发明公开了一种盾构机空推设备及其施工方法，该设备包括下托架、上托架以及顶推机构；下托架通过多根间隔设置的枕木支撑于地面上，下托架上左右对称设有两条沿纵向延伸的轨道；上托架用于承托盾构机，上托架设于下托架的上侧并与下托架的轨道滑动连接，上托架的长度小于下托架的长度，上托架的宽度大于下托架的宽度，且上托架的两侧端分别伸出下托架的两侧端，上托架各侧端的下侧均间隔安装有多个千斤顶，每个千斤顶对应设于一枕木的正上方；顶推机构与下托架和上托架相连，用于驱动下托架和上托架沿纵向相对滑移。本发明降低了盾构机过空推段的施工难度，缩短了盾构机过空推段的施工周期，降低了盾构机过空推段的施工成本。