20世纪50年代初，全套管钻机及其施工法在法国贝诺特（BENOTO）公司问世，因而得名“贝诺特”工法。1954年，日本引进了法国NO—6型钻机，1955年引进了EDE—55型钻机，1958年引进了超级EDE型钻机，形成了日本三菱、加腾两大具有代表性的全套管设备制造公司，以后又发展到横山、三和等公司。1966年在日本已基本形成全套管钻机系列，并向东南亚、欧洲出口。80年代，结合反循环工法与扩底钻，使该工法变得更加完善。但这一时期的套管钻机基本上以摆动自行式钻机为主，即塔架、搓管机、动力站与自行式底盘形成一体。由于设备比较庞大、笨重，加上结构尺寸上的限制，搓管角度比较小，灵活性差，成孔直径一般在1100mm以内，仍属于第一代产品。我国于70年代引进摇摆式全套管钻机并制成MZ型摇摆式全套管钻机，又称磨桩机。该机利用摇摆装置的摇动，使钢套管下沉到桩端受力层。挖掘完毕后，对桩端受力层进行确认，随后清渣，下放钢筋笼，放导管，灌注混凝土成桩。
在这种工法中所使用的抓斗是所谓“冲抓斗”。冲抓斗由冲抓瓣、冲抓斗体、配重、定位器等组成，冲抓瓣靠配重作用保持开启状态；靠钢绳、滑轮提升时关闭；靠定位器卸料。冲抓斗根据施工桩径和斗容量分为双瓣式和三瓣式。冲抓瓣由耐磨、高强度铸钢铸成，它是靠落差由重力冲击取土。冲抓斗按其抓片的张闭导向形式分为内导向和外导向两种。工作时，开动卷扬机，稍提升斗体，使冠帽卡爪在平衡重作用下倒缩，放松钢绳，使抓斗头部从冠帽中脱开，抓斗即可下落并冲抓土层，这时抓斗头部卡爪在抓斗头部重力和弹簧的作用下倒缩，钢绳塞块可自由通过抓斗头部的内孔，逐渐收紧钢绳，使配重上升，弹簧张拉，抓片合拢，提升抓斗。当冲抓斗被提升至冠帽处时，抓斗头部深入冠帽中，抬起平衡重，释放冠帽卡爪，卡住抓斗头部凸台，放松钢绳。由于抓斗头部被卡住不能下落，配重下落，弹簧恢复原位，抓瓣张开，将土从斗中卸出，卸土的同时，冲抓斗体将抓斗头部卡爪压开。当进行下一个工作循环时，先提升钢绳，塞块被抓斗头部卡爪卡住，再稍提斗体，抬起平衡重，即可使冠帽卡爪倒缩，释放冲抓斗。简单地说，冲抓成孔是冲抓钻头在孔内距孔底一定高度自由落体，使张开的扇形活瓣的锥角向下冲击进入孔底土层或冲碎孔底岩石，然后用卷扬机收紧钢丝绳，使活瓣合拢抓取土石，再将冲抓钻头提升到孔口，把土石排出孔外，实现钻进成孔的目的。
全套管钻机工法主要步骤为：冲抓、跟管、下笼、灌注。其优点是：
（1）干孔作业，孔内取土，含水量低、方便外运；
（2）环保好，噪声小，振动小，无泥浆污染，有利于文明施工；
（3）成孔质量高，不会塌孔，垂直度高，扩孔尺寸小，节约混凝土；
（4）消除了泥浆护壁时的泥膜、沉渣对桩承载力的不利影响；
（5）干孔灌桩，混凝土质量可控，避免了缩颈、断桩及混凝土离析等质量问题；
（6）配合各种抓斗可用于土层、岩层施工，当桩端需嵌岩时，可采用十字冲锤等进行冲击钻进。
图1.1 MZ钻机钻孔灌注桩施工示意图(www.xing528.com)
（a）插入第一节套管；（b）边挖掘，边压入；（c）连接第二节套管；（d）插入钢筋笼；
（e）插入导管；（f）灌注混凝土、拉拔导管、套管；（g）拔出套管；（h）施工结束
图1.1为MZ钻机进行钻孔灌注桩施工的示意图。
进入20世纪80年代中后期，随着基桩口径向1500mm以上大口径方向发展，这种自行式套管钻机已不能满足施工要求。随之出现了附着式搓管机配普通吊机的分体式套管钻机，这种机型极大地增强了套管设备的灵活性。搓管机作为一个工作机构，通过机械接口附着在吊机底盘上。搓管时反扭矩亦通过机械接口由吊机底盘承担，所需动力可以单独配置液压泵站，也可通过吊机底盘预留的液压接口直接引用吊机底盘动力。吊机底盘完成正常冲抓孔作业的同时，在吊臂工作范围内还可起吊套管等其他重物，施工现场一般不用再配备其他专用吊机协助作业。在没有桩基工程时，吊机底盘可作为普通吊机用于其他用途，大大提高了设备利用率。
为了满足更大口径的桩孔和竖井成孔作业，20世纪90年代日本、德国等又相继成功研制了全回转套管钻机。如德国Leffer公司生产的QDH系列，日本三菱重工生产的MFR、RT系列，最大施工口径达4.1m。这种套管钻机的显著特点是套管由电动机驱动单方向连续回转，与油缸驱动的搓管机相比，增强了套管靴切削岩石的能力，减小了套管驱动阻力。这种套管钻机一般单配动力泵站，装履带可自行，代表着套管钻机的未来发展方向。
我国于1995年11月由原地矿部列为“九五”地勘高新技术研究开发项目的“CGI900型全套管冲抓成孔设备、器具及施工工艺的研究”被正式立项研究。该项目历经调研论证、设备设计和工艺研究、设备研制等阶段，于2000年4月底完成了项目的生产试验。CGI900型全套管钻机主要由国内研制部分（搓管机、套管、冲抓斗、冲击钻头、环形钻头）和引进部分（SM—860吊机底盘）两部分组成，可完成全孔套管护壁冲抓成孔作业，最大施工口径1500mm，最大施工孔深50m，通过更换不同规格卡瓦和套管还可施工φ1000mm、φ1100mm、φ1300mm、φ1400mm的桩孔。表1.2是冲抓斗和套管的基本结构参数。
表1.2 冲抓斗和套管的基本结构参数
套管钻机使用的冲抓斗多为单双绳两用抓斗，套管分单壁式和双壁式两种结构型式，一般φ1500mm以下的套管常做成单层，φ1500mm以上的套管常做成双层。套管之间的联结有平键定位锁销式、切口定位插板式等联结方式。目前国外φ2000mm以内的套管钻机为附着式搓管机配吊机这种分体结构型式，且作为扭摆套管装置已成为知名厂商中、大直径多功能全套管钻机的标准配置单元。这种钻机除了配备冲锤和抓斗外，还可配套回转钻头、空心钻头、扩孔钻头、短螺旋和长螺旋钻具等多种钻掘工艺方法。
全套管冲抓成孔施工技术，将全孔套管护壁和冲抓成孔两种工艺的优点在钻进中有机地结合在一起。其成孔过程不使用泥浆等循环液，借助机械化、自动化程度较高的全液压搓管机和吊机，以及冲抓斗、冲击钻头等凿岩机具实现干式钻掘成孔。其工作原理是：利用搓管机将带有套管钻头的套管、逐节小角度往复搓动并压入地层的同时，利用冲击钻头和冲抓斗等凿岩器具、将套管内的岩土冲凿抓取出地面，搓管和冲抓交替进行，直至套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后测定孔深，并确认桩端持力层，然后清除孔底虚土。成孔后放入钢筋笼，放置灌浆导管，边灌注混凝土边起拔套管，最后成桩。
全套管冲抓施工法，由于具有噪声低、震动小、无环境污染、成桩质量高，特别在复杂地层中施工安全且效率高等优点，其应用范围越来越广，除适合在市区繁华地段施工和靠近建筑物施工外，还特别适用于公路、铁路、桥梁桥墩支撑桩施工及临海城市填海地基基础桩施工，其推广应用前景很广阔，建筑、交通、水电等基础工程部门都有应用。国外已扩大到大型竖井的施工及地下管道铺设工作坑的施工。随着现代工程建设规模的不断扩大及经济的发展，其应用领域还将不断拓展。但整套设备比较庞大，且一次性投资比较大，是目前国内推广应用该项技术的一个制约因素。
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