泥水平衡頂管施工是借助各種泥水平衡頂管機、排泥泵及泥水分離器等設(shè)備來實現(xiàn)的，每一種平衡頂管機根據(jù)適用范圍，配置的排泥泵流量、揚程和通過粒徑根據(jù)需求是不同的，但是其基本原理是一樣的。頂管施工的原理即用一層堅實的泥膜覆蓋在挖掘面上，用一定壓力和一定比重及一定粘度泥水來平衡地下水壓力和土壓力。然后把棄土攪成泥水后再用排泥泵來輸送。

圖為德國海瑞克公司大口徑泥水頂管機的結(jié)構(gòu)。

它是一種多用途、適合于多種土質(zhì)而且在施工過程中如果遇到不同土質(zhì)，還可以從土壓平衡方式轉(zhuǎn)換到泥水平衡方式的一種頂管機。

它主要由1—刀盤、2—泥土倉、3—進土孔、4—泥水倉、5—主軸動力箱、6—氣壓、泥水倉、7—電動機、8—泥水、9—氣液交界面、10—進氣口、11—排 泥管、12—隔倉板、13—糾偏油缸、14—旁通閥、15—排泥泵、16—油箱、17 —氣壓倉隔板、18—氣壓倉、19—氣壓控制系統(tǒng)等組成。

通常在粘土、粉土和砂土等土質(zhì)條件下施工時，它的氣壓、泥水倉是空的。而且，此時一頭開口設(shè)在氣壓、泥水倉下部和另一頭開口設(shè)在泥土倉上部之間的連通管上的閥門是被關(guān)閉的。

在頂進過程中，只須把泥土倉內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)到與頂管機所處土層的控制土壓力及地下水壓力之和的范圍內(nèi)就可以了，這實際上是土壓平衡的頂管工作原理。

頂管機在這種狀態(tài)下是以土壓平衡的方式頂進、以水力輸送的方式把棄土排到地面上去。它的排泥管設(shè)在進土孔的后方，它的進水管分別設(shè)在泥土倉內(nèi)進土孔的上方和進土孔的后方這兩處。

若是遇到粘性土，則須讓在設(shè)在泥土倉內(nèi)進土孔上方的 兩根進水管進水，這樣，使粘性土易軟化、易分散，以便于通過進土孔后被排泥管排出。

若是遇到砂性土，只需讓設(shè)在泥水倉中的兩根進水管進水，土砂很容易通過排泥管排出。

若是遇到砂卵石一類的土質(zhì)，則以泥水平衡的方式工作：首先，打開設(shè)在氣壓、泥水倉與泥土倉之間的連通管路和進漿閥門，讓氣壓、泥水倉和泥土倉及刀盤前的挖掘面等處都充滿比重較大且較稠粘土漿液。同時，再打開氣壓、泥水倉 的進氣閥門，讓氣壓、泥水倉的上半部充滿壓縮空氣，并控制好氣液交界面的高度，壓縮空氣的壓力必須比地下水的壓力高出20KPa。這時的壓縮空氣好比一個氣體彈簧，起到保壓的作用。而挖掘面上的粘土漿液形成的泥膜則可防止粘土漿液的逸出，同時又可防止地下水滲透到泥土倉內(nèi)。