手掘式頂管機也即是非機械的開放式（或敞口式）頂管機，在施工時，采用手工的方法來破碎工作面的土層，破碎輔助工具主要有鎬、鍬以及沖擊錘等。破碎下來的泥土或巖石可以通過傳送帶、手推車或軌道式的運輸礦車來輸送.

　　最簡單的手掘式頂管機只有一個鋼質的圓柱形外殼加上楔型的切削刃口、液壓糾偏油缸、一個傳壓環以及一個用來導正和密封第一節頂進管道的盾尾。

小型頂管機

　　手掘式頂管機的結構形式主要決定于對土壓力的平衡方法，主要分為2種類型：

　　1、工作面壓力自然平衡

　　當施工地層不含地下水，并且工作面比較穩定或土體在自然情況下能夠實現自支撐時，一般都要采用壓力自然平衡方式。

　　2、工作面壓力半自然平衡

　　對于工作面壓力半自然平衡法，工作面被分成幾個部分，可以采用網格式半自然平衡法（網格式頂管機），或者通過擋板采用機械方式平衡工作面，將工作面進行分割，目的是減小土體的長度，亦即減小滑移基面的大小。根據頂管機直徑的大小，網格可以作為工作人員的工作平臺，對于直徑較小的頂管機，可以作為所謂的“沙板”。

　　“沙板”半自然平衡的作用原理：

　　隔板的寬度b至少應等于隔板之間的距離m和土體的自然滑移角的余切的乘積（對于干的無粘性地層，其自然滑移角等于摩擦角），即是b=m2ctgφ

　　另外，工作平臺還必須能夠提供一個合適的工作空間。

　　當頂管機的直徑大于2500mm時，無論地層穩定與否，都推薦建立工作臺板（或網格），以便在許多不同的位置可以同時開展工作，提高施工效率和施工的經濟性。

　　根據工作面的進入方式以及多種多樣的可選擇的手掘式施工工具，在無需采用輔助措施的情況下，手掘式頂管機既可應用于不含水的松軟地層，也可應用于不含水的硬地層。在含水地層中施工時，則必須采用輔助施工措施（如降水等）。在地層不能降水或不允許降水的情況下，可以采用封閉式的氣壓平衡頂管機（SM-T3）來施工。