随着国家经济建设的蓬勃发展,发达城市的城市地下轨道交通建设正日新月异。然而地铁隧道的建设存在危险性,因而建立有效的安全风险管控体系迫在眉睫。本文列举了城市地下轨道交通建设中所面临的具体风险及为了减少风险可以采取的措施,另外还详尽探讨了地下隧道施工中的可采用的各种施工方法,并对其比较选出适应于城市地下轨道交通建设的施工方法-盾构施工法。首先探讨了在盾构施工法中盾构机的选择,根据北京地区的地质条件及不同岩土体的物理和力学特性,阐述了三种不同类型盾构机在北京地层下的施工适应性问题,重点对土压平衡盾构机在此地质条件下的施工适应性进行了论证。根据北京地铁4号线14标段的工程地质条件选择了具体的机型-日本石川岛播磨株式会社制造的?14.6加泥式土压平衡盾构机。随后以日本石川岛播磨株式会社制造的?14.6加泥式土压平衡式盾构机为研究对象,做了如下工作:首先,完成刀盘结构设计,运用刀盘开口率相关知识,依据刀盘开口率设计原则,刀盘开口率与刀盘选型和掘进参数的关系及相关设计理论,确定了本标段地铁建设中适用的刀盘开口率范围。其次完成了刀盘上刀具的选择,刀具数量计算,刀具布置方式等工作。然后将盾构推力与刀盘扭矩计算模型应用于北京地铁4号线14标段双榆树至动物园区间盾构推力和刀盘扭矩计算,计算出的推力扭矩值为机台载荷校验和进一步的刀盘有限元分析提供载荷条件。最后使用三维建模软件Pro/E 4.0野火版对刀盘系统的各个零部件进行了数字化建模与装配,利用有限元软件ANSYS 12.1对刀盘系统进行结构静力学分析,分析三种典型工况下刀盘的应力状况,各部分的变形情况,找出结构中受力和变形薄弱点,对其进行强度,刚度校核,进行了刀盘的模态分析,验证了结构动力学特性。通过对盾构机刀盘设计技术的研究和应用,验证了上述研究成果的正确性,依此技术和理论设计出了北京地铁4号线所使用的加泥式土压平衡盾构机刀盘,相关的研究将推动土压平衡盾构机刀盘国产化和产业化的发展。