本发明涉及非开挖钻机上应用的一种双层上杆箱自动上杆装置，包括钻杆箱、杆箱座座体、抬杆机构和换杆机构；所述钻杆箱包括第一钻杆箱和第二钻杆箱，所述第一钻杆箱和第二钻杆箱为两个完全相同的矩形框架，所述两个框架紧密连接；所述杆箱座座体在所述钻杆箱底部两侧相对设置，且所述杆箱座座体的外侧靠近所述钻杆箱端面；所述抬杆机构通过第一连接件与所述杆箱座座体相连接；所述换杆机构通过第二连接件与所述抬杆机构相连；所述换杆机构包括换杆油缸，所述换杆油缸的固定铰座安装于所述抬杆机构上。本发明的应用解决了现有技术中对双级缸的依赖，避免了双级缸的使用对整体机带来的缺陷。