近代詹天佑

　　留学十载，“学有其成”

　　詹天佑，字眷诚，清咸丰十一年三月十七日（1861年4月26日）出生于广东省广州府南海县，1919年4月24日病逝于湖北汉口。詹天佑祖籍安徽婺源县（今属江西省）。他的家庭是一个已经没落的儒商之家。曾祖父詹万榜（号文贤）于乾隆二十五年（1761）携家由婺源迁居广州南海，经营茶叶外贸生意。祖父詹世鸾、父亲詹兴洪都继承家业，开设茶庄。但鸦片战争以后，原曾一度兴盛的茶行生意到詹兴洪时已一落千丈，生活日益困难，詹兴洪甚至不得不依靠代写书信和刻制印章等收入来维持日常生活。

　　同治六年（1867），詹天佑6岁时，入私塾读书。他自幼身体虚弱，但聪颖豁达，好学深思，个性沉毅。其父詹兴洪的挚友谭伯邨，广东香山人，常到香港、澳门做生意，时常接济詹兴洪。他很喜欢詹天佑聪明坚毅，便将四女儿许嫁于他。同治十年（1871），谭伯邨在港澳经商时，获悉朝廷欲在香港招考幼童出洋留学，便劝说詹氏夫妇，送子报考。詹兴洪遂送詹天佑去香港应试。

　　詹天佑报考了“技艺门”，并被录取。他与第一批录取的出国少年共30 名，在上海经过几个月的短期培训以后，于同治十一年七月八日（1872年8月11日），由留学生事务所正监督陈兰彬率领，乘船赴美。为办理赴美留学生的学习、生活事宜，时任留学生事务所副监督的容闳已先行赴美联系安排。容闳按计划，将30名留学生分成十余组，每组两三人，分散寄居在新英格兰区各州的美国友好人士家庭中，以熟悉美国的饮食起居和便于英语听、说、读、写的学习。詹天佑和另一位留学生欧阳赓，被安排居住在康州威士哈芬（West Haven）海滨男生学校（Seaside In- stitute for Boys）校长诺索布（L.H.Northrop）先生的家庭里。同治十二年（1873），詹天佑进该校读书，这是一所私立的预备教育性质的学校，主要是训练从中国、南美洲等国来美国留学的少年。诺索布毕业于耶鲁大学，其夫人玛莎（Martha）也有较高的文化素养，他们对詹天佑循循善诱，关怀备至，从吃饭、睡觉、读书、写字、讲话、外出，直至体育锻炼等都无微不至地照料，因而他进步很快。

　　同治十三年（1874），经李鸿章批准，在容闳主持下，于美国哈特福德城的柯林斯（Collins）街，建造起一座三层楼的中国留学生事务所。该事务所除设有办公室、课堂、书房外，尚有卧室、餐厨等生活用房，“可容监督、教员及学生七十五人同居”。次年正月，多数留学生从美国友人家中搬入新居，但詹天佑和欧阳赓仍和诺索布全家同住，他们之间建立了深厚的感情。多年以后，詹天佑仍一直怀念这两位美国的启蒙老师——诺索布夫妇。他在给诺索布夫人的信中深情地写道：

　　自我离美，至今未曾忘记您，我常忆起您对我们的慈爱和您为教育我所受到的辛苦。我唯一的遗憾是没有向您学更多的东西。……

　　知道您、威利和苏非（按：诺索布夫妇的儿子和女儿）的近况，我们很高兴。很难过您将旧居出卖，因为它曾是我们愉快的家。……

　　1875年5月，詹天佑以优秀成绩考取了纽哈芬（NewHaven）希尔豪斯高级学校（Hillhouse High School，亦译为丘房高级中学），并被编入特别班。在学习过程中，他对自然科学深感兴趣，表现出过人的才华。1878年，是高中最后一年，詹天佑选修代数、自然哲学和化学。期末考试，他成绩优异，全部学业操行总成绩获得476分，为全班第一名、全校第二名，成为中国留学生中的佼佼者。

　　詹天佑原打算中学毕业后，报考美国陆海军学校，但经咨询，美国政府的回答是：“这里没有地方可以容纳中国学生”，被轻蔑无礼地拒绝了。诺索布夫人对詹天佑非常关心，她鼓励他好好学习，争取报考耶鲁大学的理工科，这对詹天佑一生影响很大。

　　詹天佑来美国的几年，正是美国大规模修筑铁路和电器等工业有重大突破的时期，这期间电话、留声机、电灯等相继发明。美国科学技术和经济飞速发展的现实，引起了詹天佑的注意和思考。加之在容闳等老师的教导和影响下，使他认识到，只有通过发展科学技术，修筑铁路，建设工厂，开发矿藏，才能使祖国富强起来。因此，他决心学习科学技术，将来为祖国服务。

　　1878年8月，詹天佑如愿以偿地考入耶鲁大学的雪菲尔德理工学院（Sheffield Scientific School）土木工程系（Civil Engi-neering Course）。该校入学资格极严，必须要通过英文、美国史、地理、拉丁文、算术、代数、几何、三角各科考试，并要熟悉英国史。詹天佑以优异的成绩通过了入学考试。耶鲁大学学制三年，功课扎实，极重视基础课教学。詹天佑攻读土木工程系的铁路专业，其课程为：

　　第一年上学期：德文、英文、解析几何、物理、化学、工程制图。下学期：英文、物理、化学、球面三角、力学、自然地理、植物学、经济学、等角投影绘图学。

　　第二年上学期：微分学、测量学、投影几何学、德文、法文。下学期：积分学、力学、投影几何、地形测量学、德文、法文。

　　第三年上学期：野外工程学、铁路路线勘测学、路基土方计算、桥梁及房屋结构学、工程材料学、凿岩工程学、地质学、矿冶学、法文。下学期：桥梁及房屋结构学、工程材料学、蒸汽机动力学、水力学、天文测量学、地质学、矿冶学、法文。

　　詹天佑在该校整个学习过程中，各门功课成绩优秀，尤其是数学课程，在一、二、三年级均获得数学优秀奖章而受到学校的表扬。在最后的一学年，他去纽哈芬港口海陆联运码头作实地调研，对港口使用的巨型起重机作了分析研究，完成了题为《码头起重机研究》（Review of Large Wharf Crane）的毕业论文。

　　光绪七年夏（1881年6月），詹天佑于耶鲁大学雪菲尔德工学院土木工程系铁路工程专业毕业，获得哲学学士学位。在他的毕业证书内有如下一段说明文字：

　　康奈迪克州纽哈芬耶鲁大学校长及教授们向所有阅读本证书者宣告：

　　詹天佑是获得大学学位荣誉的第一流考生，被光荣地授予哲学学士名衔，并按惯例得到凡升为学士者所应享有的一切权利和声誉。

　　詹天佑原打算大学毕业后，先用五六年时间在美国进行考察、实习和深造，然后再回国效劳。但是，陈兰彬与容闳分别调任清廷驻美正、副公使后，新任留学生事务所的正监督吴子登对留学生怀有偏见，对认真学习自然科学、思想活跃的青年学生，扣以“离经叛道”的帽子，并向清廷控告：留学生不尊师，不读中国书，甚至信了洋教，如果再让他们久居美国，放任自由，必将成为异端，日后学成归国，则祸害无穷。他对学生百般教训，加以“整顿”，将10名所谓“活跃分子”遣送回国。这样还不甘心，1880年他去华盛顿，对陈兰彬说：“外洋风俗，流弊多端，各学生腹少儒书，德性未坚，尚未究彼技能，实易沾其恶习，即使竭力整饬，亦觉防范难固，极应将局裁撤。”于是陈兰彬等守旧派与他密切配合，上奏清廷，要求解散留学生事务所，撤回全体官费留美学生。昏庸腐朽的朝廷不作任何调查，竟采纳了他们的意见。

　　1881年，正当詹天佑欢庆大学毕业之际，清廷下达了全体留美学生撤回中国的命令。当时尽管遭到容闳等人和留学生们的坚决反对，尽管许多支持留学教育的中美人士竭力呼吁、设法挽回，但终不能使清廷改变其决定。至此，先后四批赴美的120名留学生，除少数病故、因故已先回国和拒绝回国者外，其余94名，均被迫辍学，于1881年夏，分三批回国。其中获得大学学位者仅詹天佑和欧阳赓两人。1881年7月23日，《纽约时报》发表题为《中国在美国》（China in the U.S.）的社论，赞扬中国留学生：“机警、好学、聪明、有智慧，这些由古老亚洲帝国来的幼童，如此努力克服外国语言困难，且能学有其成，我们美国子弟是难以做到的。”对使他们中途辍学表示惋惜。容闳毕生为之奋斗的留学教育计划中途夭折了。

　　驾舰绘图，“技艺素优”

　　1881年8月 8日，詹天佑等取道旧金山回国。这批留学生回国后备受封建官吏的歧视和冷遇。他们一到上海，就被水兵“押送”至衙门后院，派兵看管，不准随便外出，视同异己。然后乘招商局轮船到天津，由李鸿章接见他们。这些学生，在美国生活多年，早已剪去发辫，穿惯了西服，但接见时，仍要求他们穿长袍马褂，戴上假的发辫，行旧礼节。这使他们很不习惯，詹天佑甚至连假发辫也不肯戴。李鸿章见时甚为不悦，斥骂他们“离经叛道，无父无君”。接见之后，让他们等候分配工作。而分配时，又不考虑所学专业和个人爱好，随便发派。

　　是年8月底，詹天佑和另外15名留美学生一同被派往福州船政局马尾水师后学堂学习海轮驾驶。这对曾在美国专门攻读铁路工程技术的詹天佑来说，无疑是一次严重打击，他失望地流下泪水，但也别无门路可走，只得强忍着去福州报到。

　　福州船政局是两江总督左宗棠所创办，附设前、后水师学堂，培养和储备水师人才。前学堂学造船，开法文课；后学堂学轮船驾驶，开英文课。后学堂的课程有：算术、几何、三角、代数、航海、天文、地理、气象等，计划二年半学完。詹天佑用不到一年时间，学完全部课程，并以第一名的考试成绩，于光绪八年（1882）毕业于后学堂。同年11月派往扬武号兵舰任驾驶官。光绪十年正月（1884年2月）“升授船政局水师学堂教习”，即提升为水师后学堂的英文教师。

　　光绪七年（1881）十一月间，福州船政大臣代表清廷在船政局水师学堂颁发奖赏，詹天佑以“技艺素优”，“赏给五品军功”。光绪十年（1884）八月十四日，又追补奖赏，以“后学堂教习詹天佑教导出力，实堪嘉赏，赏给五品顶戴”，并颁发了军功奖状。

　　光绪十年（1884）春，张之洞升任两广总督后，大力兴办洋务。为培养洋务人才，创办了广东水雷局黄埔博学馆。为对付外敌入境，又积极筹办琼、廉、潮沿海各州防务，加强沿海炮台和陆军营垒的建设。还设立海图馆，以奉令勘测沿海各口地形并绘制海图等。为此，张氏广泛网罗科技人才。

　　是年10月，詹天佑被张之洞调至广州，出任黄埔博学馆英文教习。他工作认真，教学有方，“官称其能，士服其教”，被尊为导师。

　　光绪十二年（1886）正月，海图馆派员勘测广东沿海地形，并委派詹天佑选带测绘生员随同前往，以周历各海口，逐一详加测绘。在詹天佑等人的率领下，其测绘人员“出入风涛，无间寒暑，候朝夕，测沙礁，辨岛屿，凡轮帆可达之处，战守缓急之宜，靡不周历审视，反复推求”。于十三年（1887）七月终于测绘完毕，并成《粤海险要图》一套，呈交张之洞。是年冬，张之洞携测绘者乘轮亲自巡海，对所绘各图详加校核，认为比较精确。然后呈送清廷军机处及总理衙门，是为中国较早的完备海图。詹天佑认真努力的工作，丰富的学识和才华，给张之洞留下了深刻的印象，对其日后力主派员留学起了一定作用。

　　次年，黄埔博学馆改为广东水陆师学堂，詹天佑继续担任该校的英文教习。詹天佑在用非所学的岗位上度过7年，无论是驾驶军舰、从事水兵教习，还是测绘海图、修筑炮台等，都努力奋斗，克服困难，做出了优异的成绩。

　　光绪十三年（1887），詹天佑在澳门与谭伯邨的女儿谭菊珍结婚。

　　筑路七载，初露才华

　　詹天佑自光绪七年（1881）回国后，直到光绪十四年（1888）才有机会用其所学，从此，他为中国铁路建设事业披荆斩棘，奋斗终生。

　　河北开平煤矿因运煤需要，于光绪七年（1881）建成唐山至胥各庄全长约9公里的唐胥铁路，这是中国第一条正式用于运输的铁路，以后由此路两端逐步展筑成关（山海关）内外的干线铁路。詹天佑在建筑这条大干线及其支线的过程中，开始崭露头角。

　　光绪十三年（1887），唐胥铁路通车至芦台（即唐芦铁路）后，因沿海水兵用煤需要，清廷海军总理衙门奏准将其继续展修至天津。为此，将开平矿务局铁路公司改组为中国铁路公司，设于天津，由伍廷芳任总理，英国人金达（C.W.Kinder）任总工程师。光绪十四年（1888），经留美学生邝景阳（孙谋）向伍廷芳推荐，中国铁路公司遂聘请詹天佑任其帮工程师。于是，詹天佑离开广州，北上天津。此时中国铁路公司正紧张地忙于修筑塘沽至天津的铁路，詹天佑到任后，被分派到此段工地负责铺轨任务。这是詹天佑献身中国铁路事业的开始。他充分发挥筑路专长，指挥作业，塘津铁路全长40多公里，仅在80天内就完成全部铺轨工程。直隶总督李鸿章亲往查验，认为线路“平稳坚实”。因此，唐山至天津的铁路，于是年九月初五日提前竣工通车。

　　唐津铁路通车，收益显著，于是继续向东展修。在总工程师金达率领下，詹天佑总是被派往最艰苦的工段。光绪十五年（1889）勘测唐山至古冶的铁路，十七年（1891）建成通车。

　　光绪十八年（1892），古冶至滦县铁路建成通车。光绪十九年（1893）是关内铁路滦县至山海关段的修筑时期，其中的滦河大桥是这段路的关键工程。这是一座2000余英尺长（合 617米）的17孔钢桥（其中跨长200英尺者5孔，100英尺者10孔，30英尺者2孔），共有桥墩16座，桥台2座，工程相当艰难。金达先后聘请英国工程师喀克斯（Cox）以及日本和德国的工程师来承担这项工程，但结果都失败了。因为滦河水流湍急，桥基所在的河床流沙层甚厚，所设桥墩几次遭洪水冲毁，致使工期难以保证。后来金达将这一难题交给詹天佑去试行解决。詹天佑调查分析了滦河水流及河床地质情况，经过缜密的测量后，决定改变桥址，并在桥墩施工中引进当时的最新技术——气压沉箱法，并结合中国传统的打桩方法施工，结果一举成功。当16座基础桥墩露出水面后，钢梁架设、铺轨工程顺利完成。次年，滦县至山海关铁路迅速建成通车，至此，关内铁路竣工。

　　滦河大桥的建成，不只保证了关内铁路如期建成，詹天佑及时运用最先进科学技术的筑路才能，也引起国际学术界的关注。光绪二十年（1894），他当选为英国土木工程师学会会员（MICE），是为中国工程师被选为国际学术团体会员的第一人。

　　关内铁路通车后，继续向关外展筑。光绪二十年（1894）甲午战争爆发，关外段工程只筑至出关数十里的中后所（今辽宁绥中）即被迫停工。甲午战争后，中国被迫签订了割地赔款的《马关条约》，帝国主义列强侵略瓜分中国的危机进一步加深。铁路修筑，是列强在中国争夺和巩固势力范围的重要手段，此后，列强在华投资，争夺铁路修筑权的斗争更趋激烈。

　　光绪二十一年（1895），津卢铁路开工，詹天佑奉调修筑该路，率队测量线路，并提出报告，但未被有关方面采纳。由于清廷软弱无能，不仅大举外债，而且重用外国工程师，致使学有专长的詹天佑久居人下，英雄无用武之地，只能以帮工程师身份参加该路修筑工作。

　　光绪二十四年（1898），清廷决定恢复从山海关至沈阳的关外段铁路工程，并先完成锦州段工程。当时有关官吏，因恐怕雇用外国工程师勘测线路会激起民变，故不得不起用詹天佑。于是詹天佑被调任山海关至锦州段的驻段工程师。奉天将军曾祺为使铁路早日通车，破例保荐詹天佑升为关内外铁路帮办，委以大权。詹天佑负责主持锦州段铁路的修筑任务，其工程相当艰巨。它包括锦州铁路和营口支线两部分。前者自绥中向东展筑，经锦州至新民屯，沿线需建大小桥梁90余座，其中六股河大桥25孔（跨长 100英尺者24孔，60余英尺者1孔）、大凌河大桥24孔（每孔跨长100英尺）；线路还要跨越干柴岭山沟，沟深48英尺，长1英里，石质坚硬。后者自沟帮子修至营口的支线，全长73公里，沿途地势低洼、水质含碱量大，不宜饮用和作机车用水，为此，需建数座水塔和蓄水池，以引辽河淡水储蓄备用。这些都加大了修路难度。詹天佑精心勘测筹划，日以继夜，深入工地，指挥修筑。工程虽然艰巨，但进展较快，光绪二十五年（1899）关外铁路通车至锦州，次年通车至大虎山，营口支线也全部通车，仅大虎山至新民屯一段尚未完工。正当此时，八国联军攻人北京，关内外铁路被英、俄两军占领而被迫停工，筑路人员只好撤出工地。

　　关外铁路停工后，詹天佑于光绪二十七年（1901）应盛宣怀和铁路总公司聘约南下，主持恢复萍醴铁路工程。在督修中，他坚持用4英尺8寸半（1.435米）的标准轨距进行修筑，使全国铁路轨距统一，以便互相连接，使运输畅通。萍醴铁路于光绪二十九年（1903）竣工通车。此后该路展筑至株洲，成为连接湖南江西、浙江等省铁路干线的组成部分。

　　关内外铁路被英俄两国占领后，清廷任命袁世凯为关内外铁路督办大臣，胡燏棻为会办，负责与英俄交涉，收回所侵占的铁路。光绪二十八年（1902）八月，詹天佑奉命离开了萍醴铁路工地，返回关外，接收被俄国强占的关外铁路。以往詹天佑主持修建的线路、桥梁、机车等，由于帝国主义者的践踏此时大多已经损坏，尤其是车辆遭受的破坏极为严重。詹天佑抓紧时间，日夜抢修，仅用了不到两个月的时间，就使关外铁路恢复通车了。

　　是年，詹天佑的官阶，由报捐而得的选用州同升为候选同知。

　　光绪二十八年（1902）秋，清廷宣布于次年春季拜谒西陵。为便于慈禧太后等人“御驾”往来，决定从河北新城县高碑店到易县良各庄修筑一条新易铁路（也称西陵铁路），全长43公里，限期六个月完成，并拨官银60万两作为筑路费用，由直隶总督兼关内外铁路督办大臣袁世凯主管筑路之事。他原拟把工程交给英人金达主持，法国公使闻讯起而抗争，认为卢汉铁路是用法国借款修筑的，新易线系其支线，坚持要由法国工程师来设计建造，英法两国为争夺筑路权而相持不下。在无可奈何情况下，袁世凯只好放弃任用外国工程师的打算，改任詹天佑为新易铁路总工程师。詹氏仓促受命，经过周密策划，于是年十一月动工，次年三月谒陵前竣工。这是中国人完全依靠自己的力量修建的第一条铁路。

　　光绪二十九年（1903）三月，慈禧等乘坐火车谒祭西陵后，甚为满意，对詹天佑和司机进行嘉奖，将其乘坐的火车车箱中的全部陈设品作奖品，奖给詹天佑。詹天佑认为，此路建成是众人之功，非一人所为。因此，他只取其中一个小座钟作为建路纪念，其余则都分给筑路员工。此后，清廷又奖励承造新易铁路出力人员，以“候选同知詹天佑，曾在外洋学习工程专门多年，为中国工程中杰出之才，此次承修路工，正值隆冬天气，措手綦难，该员不避艰辛，督率各匠役勤奋趋事，得以迅速竣工，而用费亦极节省，实属异常出力”。而“提升为选用知府”，其余出力承修路工及官员均获奖励和提升。

　　光绪三十年（1904），铁路督办大臣盛宣怀聘请詹天佑为中国铁路总公司（设事务所于上海）工程顾问，以协助筹划卢汉、沪宁、粤汉等南北干线铁路。

　　自1888— 1905年间，詹天佑除了1901年奉命督修萍醴铁路外，主要参与修建关内、关外铁路及营口支线，共长940余公里。尤其是新易路的建成，极大地鼓舞了中国人自力修建铁路的勇气和信心，詹天佑也因独立设计和主持修成这条铁路而蜚声全国，这些都为他日后主持京张铁路工程创造了条件。

　　修筑京张铁路，大展宏图

　　张家口是屏藩北京西北的军事重镇，也是重要的南北贸易要冲。为繁荣经济、巩固政权，光绪三十年（1904），清廷批准督办铁路大臣袁世凯及其会办大臣胡燏棻的奏请，拨用关内外铁路的部分余利，修建北京至张家口的京张铁路。这一消息传出后，英俄两国为争夺筑路权而互不相让。因关内外铁路余利存在英国汇丰银行里，如要拨用，必须先同中英公司协商，于是他们乘机要挟，举荐英人金达担任总工程师。俄国公使则出面反对，声明以往清、俄两国有约，规定长城以外铁路不能由第三国承建，并乘机胁迫清廷指派俄人担任总工程师。英、俄两国相持不下，最后清廷决定不用洋人，全由中国 “官款自办”，并委派詹天佑负责京张铁路的筹建工作。

　　光绪三十一年四月（1905 年5月），京张铁路局在天津成立，同时又在北京成立工程局，任命陈昭常为总办，詹天佑为总工程师兼局务会办。1906年詹天佑接任总办。1905年5月，当詹天佑奉命率队由丰台出发勘踏路线时，金达竟然同时由唐山出发，以行猎为名，别有用心地秘密勘测这条线路，5月20日两人在南口不期相遇，金达对詹天佑说：“从南口到岔道城之间的路线（关沟段）困难程度大大超出他的料想，……中国人不能承担开挖山洞工程，……必须采用外国包工。……他愿招人投标承揽合同。”詹天佑明确告诉他，此线“袁总督已奏明皇上……不使用外国人”。金达说“不使用外国人一事乃是谎言！”国外还有一些人和报刊公开宣称：“中国能开凿关沟段之工程师尚未诞生于世！”“中国人想不靠外国人自己修铁路，就算不是梦想，至少也要过五十年才能实现！”等等，国内也有一些丧失民族自尊感的崇洋媚外者嘲笑詹天佑“自不量力”、“胆大妄为”等等。这些蔑视和嘲笑没有影响詹天佑的坚强信心，他怀着强烈的爱国心和事业心，毅然承担了这项具有国际影响的筑路任务。

　　詹天佑认为，修筑铁路，选线最为重要。为了寻找一条理想路线，詹天佑不仅多方搜求资料，实地考察勘测，而且还亲自访问当地农民，征求意见。他常常骑着毛驴在崎岖的山路上勘查。白天翻山越岭，晚上还要伏在油灯下计算、绘图、撰写工程日记。历时40 多天，往返行程千余里，于6月24日终于完成全线初测任务。当时，对京张铁路勘测了三条比较线：一是由京奉铁路柳村车站起，经西直门到南口，沿关沟越岭，在八达岭过长城，出岔道城，再经康庄、怀来、沙城、宣化而达张家口。这条线峰峦起伏，尤其是从南口到岔道城一带的关沟地段，要在悬崖绝壁上修筑一条陡险的铁路，穿过古称“天险”的长城要塞居庸关、八达岭。铁路通过八达岭，必须开凿一座很长的隧道，坡度极陡，工程浩大，而运输量又受到限制。二是从张家口，经怀来县、延庆州、小张家口，沿着热河至北京的大路，经得胜口过山，再过明十三陵、黄土梁到北京。这条是由老乡所说可绕过关沟地带的线路，但路程绕远，坡度也很大，工程并不简单。三是从北京西直门向西40里，绕石景山、经过三家店，沿永定河，从青石到沙城附近的猪河口出山，到张家口。这条线坡度较平缓，但永定河峡谷河道迂曲，山崖陡峭，工程比关沟段更艰巨，但通过能力较高，运输量大。但其造价和工期都会超过当时清廷的规定而不能实施。这条线路后来建成现在的丰沙线。

　　詹天佑结合当时实际情况，对这三条比较线反复论证、筛选，最后决定采用第一条比较线。此后对关沟的困难路线又勘测过多条局部比较线，经过分析，最后选定了在当时条件下较为理想的一条比较线。

　　对所选的比较线还要进一步复勘定线，詹天佑把通过关沟的全线分成三大段，调派人员，分段仔细勘定。第一大段从柳村到南口，由他亲自率领工程人员插标定线。他背着标杆与经纬仪在峭壁上定点制图。塞外常有狂风，满天灰沙，不管环境多么恶劣，他都坚持作业，并鼓励大家也坚持工作。他常勉励工程人员：“全世界的眼睛都在望着我们，必须成功！”

　　通过勘测得知，京张铁路，全长200余公里，“中隔居庸关、八达岭、层峦叠嶂，石峭弯多，遍考各行省已修之路，以此为最难，即泰西铁路诸书，亦视此等工程至为艰巨”。面对如此艰巨的工程，詹天佑深感责任重大。他说：“此路又中国筹款自办，为各省倡，惟责重益觉才轻，而图终必先虑始，固不敢铺张从事，致巨款虚糜，亦不敢苟且速成，贻外人口实。”他在致诺索布夫人的信中也写道：“全体中国人和外国人都在密切注视着我的工作，如果我失败了，那就不仅是我个人的不幸。因若如此，中国工程师将失掉大众的信任。”詹天佑深深认识到京张铁路的成功与否关系到民族自信心的问题，因此，在筹划整个工程时，他丝毫不敢掉以轻心，经过缜密而慎重的研究，提出将京张铁路分三段兴修的方案：第一段由丰台至南口，长约60公里；第二段由南口至岔道城，长约33公里；第三段由岔道城至张家口，长约128公里。其中第二段因关沟阻隔，地形复杂，需要开凿大量隧道，工程最为艰巨。

　　在修筑京张铁路的过程中，詹天佑充分展示了他出众的才能。首先他应用超群的定线知识和丰富的勘测经验，在地形险峻、工程艰巨的关沟段采用1：30即33.3‰的大坡度和半径为600英尺（183米）的曲线，在青龙桥车站巧妙地设置“之”字形展线，使八达岭隧道长度由1800米缩短至1091米，既解决了最困难的越岭问题，又节省工程，降低了造价。

　　其次，在关沟段设保险岔道（避难线）和引进先进机车。为保证在陡坡上行车安全，詹天佑设置了12条保险岔道，站内4处，区间8处。为了适应在大坡度线路上行车的牵引吨数，引进了当时最先进的马莱（Mallet）复式活节蒸汽机车，以用机车的较大牵引力（42000吨）克服陡坡的坡道阻力，以解决在“之”字形线路上的行车问题。

　　在开挖隧道时，詹天佑还率先采用了直井开凿隧道技术。京张铁路有四座隧道，即八达岭、居庸关、石佛寺和五桂头。其中以八达岭隧道开凿最难，山势崎斜，石质坚硬，隧道长度大，詹天佑巧妙地从隧道中部开凿两个直径为10英尺、深为84英尺的直井，使隧道的开挖工作面从原来的2个增为6个，大大地缩短了施工期限，同时通过精密测量，随时校正隧道开凿方向和水平高低，保证了施工质量。

　　同时，詹天佑还注意就地取材，节约工程费用。如在桥梁工程中，他一面选用国外新型钢梁，一面又因地制宜，在山区尽量修建拱桥，既坚固耐用，又减少进口材料，以节约费用。在关沟段的20座桥梁中，有13座是混凝土拱桥。又如怀来河大桥工程艰巨，桥长212米，7孔钢梁。为了不误工期，詹天佑令先用骡车将钢梁杆件运至桥头，拼铆成桥，节约了架梁铺轨时间，加快了工程进度。

　　在京张铁路修筑中，詹天佑还厘定了标准，首定工程规范。他非常重视工程标准化，主持编制了京张铁路工程标准图，包括京张铁路的桥梁、涵洞、轨道、线路、山洞、机车库、水塔、房屋、客车、车辆限界等，共49 项标准，是为我国第一套铁路工程标准图。它的制定和实行，加强了京张铁路修筑中的工程管理，保证了工程质量，为修筑其他铁路提供了借鉴。1906年，他就当时中国铁路无统一标准的纷乱状态，写了有关标准说帖三份，上书清廷商部，以统一全国铁路建设的技术标准。其中提出了全国铁路车辆使用姜坭（Janney）自动车钩；统一采用标准轨距，即1.435米（英尺为4尺8寸半），以使全国“车同轨”，畅通无阻。

　　经过四年的艰苦奋斗，京张铁路在1909 年9月24日全线通车。京张铁路于1905年10月2日动工兴修，原计划6年建成，在詹天佑等人的努力下，只用了4年时间，提前两年完工。原预算的工款为纹银7291860两，清廷实拨7223984两，而决算的实际支出仅为6935086两，较实拨工款节余288898两，较预算节省356774两。每公里造价比当时修筑较易的关内外铁路线还低。

　　1909年10月2日，在南口举行盛大的京张铁路通车典礼，与会的中外来宾1万余人，很多人纷纷挤向詹天佑祝贺，詹天佑谦逊地说：“这是京张路一万多员工的力量，不是我个人的功劳，成绩应该属于大家的！”京张铁路的建成，完全打破了外国报刊的预言，极大地振奋了民族精神，受到中外各方面的赞誉。清廷也予以特别褒奖，颁授詹天佑工科进士第一名的荣誉称号。 1909年11月，詹天佑被美国土木工程师学会（ASCE）吸收为会员。这是加入该会的第一位中国工程师。

　　从1888年起，詹天佑先后从事津榆、津卢、锦州、萍醴、新易、潮汕、沪宁、沪嘉、京张、张绥、津浦、洛潼、川汉、粤汉、汉粤川等铁路的修筑，为开创和发展中国铁路事业作出重要贡献。

　　此外，1905年詹天佑被任命为商部路务议员，1907年任邮传部路务议员。1908年，被派任邮传部二等顾问官，加二品衔，后任邮传部参议行走等职。

　　1912年，辛亥革命不久，詹天佑发起组织了“中华工程师会”（后改名为中华工程师学会），并被选为会长。他希望通过学会把中国的工程技术人员组织起来，为建设富强的祖国而共同努力。他积极主持学会的工作，开展各种学术活动，创办出版《中华工程师学会会报》等。

　　詹天佑还亲自编撰出版了《京张铁路工程纪略》、《京张铁路标准图》、《华英工学字典》、《告青年工学家》等论著，这些著作曾在我国工程技术界起过重要作用。

　　1919年2月，詹天佑抱病参加了协约国在哈尔滨召开的 “国际联合监管远东铁路委员会”会议，对“万国共管中国铁路计划”的阴谋予以坚决反击。由于操劳过度，病情加重，不幸于4月24日“悒郁以终”。临终时，他“语不及私，为国家陈述三事：一、振奋发扬工学会活动，以兴国富民；二、慎选人才以管理［中俄合办的］中东铁路；三、就款计工，唯力是视，尽速建成汉粤川全路”。

　　1922年中华工程师学会和京绥铁路同人会在青龙桥车站上，建立了詹天佑全身铜像。1966年，其坟墓迁葬于此。近年在八达岭长城脚下建造了詹天佑纪念馆，以纪念他在中国铁路建设事业中的不朽功绩。