Cấu trúc cơ bản của máy khoan hầm (TBM) bao gồm: Phần đào (đầu cắt, trục chính và bộ truyền động); phần hỗ trợ phản lực đào (giày hỗ trợ); và một phần nâng cao (giắc cắm nâng cao).
Trong quá trình vận hành, các thao tác sau được lặp lại: mở rộng guốc hỗ trợ để cố định thân máy vào thành hầm; xoay đầu cắt và kích hoạt các kích để tiến lên; sau một cú đánh, rút giày hỗ trợ ra, di chuyển chúng về phía trước và trở về vị trí bắt đầu.
Cấu trúc đầu cắt: Đầu cắt hình cầu và đầu cắt phẳng: Dao cắt được bố trí cách đều nhau ở phía trước đầu cắt. Nói chung, có máy cắt trung tâm, máy cắt phía trước (máy cắt mặt đào) và máy cắt bên. Khoảng cách giữa các mũi cắt phụ thuộc vào khả năng chịu tải của mũi cắt, độ bền của đá và tiến độ đào hầm mục tiêu hàng ngày. Ở chu vi bên ngoài, để ngăn thân máy cắt bay ra khỏi đầu máy cắt, chúng được bố trí theo một góc nhất định và mặt cắt ngang-của đầu máy cắt có hình vòng cung-. Đây là ý nghĩa của "hình cầu". Trong trường hợp này, dao cắt bên được sử dụng giống như dao cắt phía trước.
Để tránh lắp đặt các dao cắt cạnh đặc biệt, có thể sử dụng dao cắt phẳng. Xu hướng gần đây nhấn mạnh đến khả năng thay thế của dao cắt, dẫn đến việc sử dụng máy cắt hình cầu ngày càng tăng.
Đầu cắt loại trục chính trung tâm và được hỗ trợ ngoại vi: Đầu cắt được hỗ trợ ngoại vi bao gồm thân hình trụ và khung chính. Chúng sử dụng các vòng bi có đường kính-lớn và có cấu trúc hỗ trợ ngoại vi có độ mở lớn- ở phía sau. Đá đào được nâng lên từ các khoảng trống trên chu vi ngoài của đầu cắt, sử dụng khung chính làm phễu và vận chuyển đến thiết bị đào. Thiết kế đầu cắt này tương tự như thiết kế được sử dụng trong máy khoan hầm (TBM) dành cho đá mềm. Nó có hiệu quả cao trong điều kiện địa chất đóng mở. Phần nhô ra của dao cắt có thể tương đối nhỏ và dao cắt có thể được thay thế bên trong. Đầu cắt loại trục chính trung tâm là cấu trúc tấm tròn có trục chính trung tâm được hỗ trợ bởi các vòng bi có đường kính{8}}nhỏ. Đầu cắt được gắn trên một tấm tròn. Bùn được thu gom bằng máy nạo nằm ở chu vi bên ngoài của đầu cắt và sau đó được đưa vào thiết bị xử lý chất thải từ phía trên thông qua phễu ở chu vi bên ngoài.
Đầu cắt được gắn trên yên ở phía trước tấm. Bởi vì nó không bị hạn chế bởi trục chính nên cấu hình của nó tương đối linh hoạt. Cấu trúc này thường được sử dụng trong các loại TBM mở. Tuy nhiên, miệng xả cặn bị hạn chế nên tùy theo điều kiện địa chất có thể không đạt hiệu quả xử lý rác thải. Đầu cắt được dẫn động bởi một động cơ truyền động đặt ở phía sau TBM, sử dụng trục chính của đầu cắt làm trục truyền động.
Cấu hình đế hỗ trợ đóng vai trò như một lực phản lực trong quá trình đẩy; phản lực này là lực đẩy và mô men xoắn của đầu cắt. Để chịu được hoàn toàn phản lực này và tránh làm hư hại tường hầm thì cần làm càng lớn càng tốt để giảm áp lực đất. Thông thường, áp suất nối đất là 3–5 MPa. Giày hỗ trợ cho mục đích này được gọi là giày hỗ trợ chính; Ngoài ra còn có nhiều loại giày hỗ trợ khác nhau cho các mục đích như kiểm soát độ rung và kiểm soát hướng.
Giày hỗ trợ TBM loại khiên-: Trong TBM loại khiên-, có guốc hỗ trợ chính (đuôi) và guốc hỗ trợ mặt (phía trước) được sử dụng cho phản ứng đẩy. Giày hỗ trợ chính thường được sắp xếp theo cặp theo chiều ngang ở bên trái và bên phải, nhưng trong những trường hợp có đường kính{3}}lớn, đôi khi 4 đến 5 chiếc được bố trí xung quanh chu vi.
Giày hỗ trợ TBM loại mở: Có hai loại: giày hỗ trợ đơn và giày hỗ trợ đôi. Loại guốc đỡ đơn có một đôi guốc đỡ ở bên trái và bên phải của dầm chính. Điều này có thể điều chỉnh những thay đổi về hướng của chùm tia chính trong quá trình đẩy.
Loại giày hỗ trợ đôi có một đôi giày hỗ trợ ở phía trước và một đôi ở phía sau. Đế đỡ phía trước có thể có 4 (hình chữ X{2}}), 2 hoặc 3 (hình chữ T{5}}).
Việc điều chỉnh hướng được thực hiện trước khi lắp các guốc hỗ trợ ở một trong hai loại, nhưng ở loại guốc hỗ trợ đơn, hướng có thể được thay đổi trong quá trình đào.
Loại guốc hỗ trợ kép không thể thay đổi hướng trong quá trình đào nhưng ít bị ảnh hưởng bởi những thay đổi địa chất và có hiệu suất đường thẳng tốt.