京张铁路三条选线沙盘

　　1905年5月，詹天佑开始对京张铁路进行线路勘测，初选三条方案：

　　①    丰台沿永定河谷至沙城到张家口，即今丰沙线

　　②    丰台至南口通过关沟段，过八达岭，至沙城到张家口

　　③    丰台至昌平经十三陵过德胜口到延庆，至沙城到张家口

　　因工期和经费所限，詹天佑最终采取京张铁路走关沟段的方案。

京张铁路“之”字型线路

　　京张铁路关沟段南口至八达岭，最大坡度达到33‰，为世界铁路工程领域所罕见。为了解决机车爬坡越岭的难题，由于经费和工期所限，詹天佑采用南美矿山“之”字型线路方案，通过延长铁路距离，抬高路基高度，从而缩短了开挖八达岭隧道长度。列车到达青龙桥后利用天然地形右转，沿青龙桥东沟继续上坡前行，在东沟设站，列车进站后车尾变为车头向右折返，继续上坡前行，穿过八达岭隧道。这是当时京张铁路穿过八达岭最为有效的方案。　　

京铁路八达岭隧道  

　　这是根据历史照片复原的100多年前八达岭隧道开挖场景：京张铁路关沟段共开凿居庸关、五桂头、石佛寺、八达岭四座隧道，其中，八达岭隧道全长1091米，是全线的重点工程。

　　为了保证施工进度，詹天佑采用直井法施工，即在隧道两端施工凿进的同时，另在隧道上方山岭上开挖大、小直井各一座，自山顶垂直往下挖，直至与隧道深度平齐为止，然后再向两端开凿，形成六个工作面，大大加快了工程进度。

　　此间，詹天佑首次将炸药用于开挖隧道。18个月，八达岭隧道竣工，证明中国人具备开挖长大隧道的能力。建成后，大直井仍然保留，上建通风楼，作为永久的隧道通风设备。