泥水平衡顶管施工是借助各种泥水平衡顶管机、排泥泵及泥水分离器等设备来实现的，每一种平衡顶管机根据适用范围，配置的排泥泵流量、扬程和通过粒径根据需求是不同的，但是其基本原理是一样的。顶管施工的原理即用一层坚实的泥膜覆盖在挖掘面上，用一定压力和一定比重及一定粘度泥水来平衡地下水压力和土压力。然后把弃土搅成泥水后再用排泥泵来输送。

图为德国海瑞克公司大口径泥水顶管机的结构。

它是一种多用途、适合于多种土质而且在施工过程中如果遇到不同土质，还可以从土压平衡方式转换到泥水平衡方式的一种顶管机。

它主要由1—刀盘、2—泥土仓、3—进土孔、4—泥水仓、5—主轴动力箱、6—气压、泥水仓、7—电动机、8—泥水、9—气液交界面、10—进气口、11—排 泥管、12—隔仓板、13—纠偏油缸、14—旁通阀、15—排泥泵、16—油箱、17 —气压仓隔板、18—气压仓、19—气压控制系统等组成。

通常在粘土、粉土和砂土等土质条件下施工时，它的气压、泥水仓是空的。而且，此时一头开口设在气压、泥水仓下部和另一头开口设在泥土仓上部之间的连通管上的阀门是被关闭的。

在顶进过程中，只须把泥土仓内的压力调节到与顶管机所处土层的控制土压力及地下水压力之和的范围内就可以了，这实际上是土压平衡的顶管工作原理。

顶管机在这种状态下是以土压平衡的方式顶进、以水力输送的方式把弃土排到地面上去。它的排泥管设在进土孔的后方，它的进水管分别设在泥土仓内进土孔的上方和进土孔的后方这两处。

若是遇到粘性土，则须让在设在泥土仓内进土孔上方的 两根进水管进水，这样，使粘性土易软化、易分散，以便于通过进土孔后被排泥管排出。

若是遇到砂性土，只需让设在泥水仓中的两根进水管进水，土砂很容易通过排泥管排出。

若是遇到砂卵石一类的土质，则以泥水平衡的方式工作：首先，打开设在气压、泥水仓与泥土仓之间的连通管路和进浆阀门，让气压、泥水仓和泥土仓及刀盘前的挖掘面等处都充满比重较大且较稠粘土浆液。同时，再打开气压、泥水仓 的进气阀门，让气压、泥水仓的上半部充满压缩空气，并控制好气液交界面的高度，压缩空气的压力必须比地下水的压力高出20KPa。这时的压缩空气好比一个气体弹簧，起到保压的作用。而挖掘面上的粘土浆液形成的泥膜则可防止粘土浆液的逸出，同时又可防止地下水渗透到泥土仓内。