修建京张铁路，最困难的是从南口到青龙桥这一段。主要是山势陡峭坡度高，还需要修很长的隧道。詹天佑作为总工程师每天骑着毛驴，亲自与工程技术人员去实地进行勘测。不管天气多么恶劣，有时狂风大作，有时暴雨不断，他总是身背标杆和测量仪，奔波在崎岖的山间小路。暴雨袭来，他和大家一起躲在崖石下，等天晴了，继续勘测，吃了不少苦。
詹天佑带领工程技术人员，历尽艰险，前后勘测了三条线路。一条是关沟线。这条线路从南口至岔道城，长22公里，经过居庸关、青龙桥、八达岭，尽是悬崖峭壁，坡陡路险，工程量大，而运输量有限。第二条线路是热河线，从青龙桥绕过八达岭，转向东北方，经十三陵到延庆。这条线路虽然长出15公里，但坡度较平缓，也无需开凿八达岭那样长的隧道，但要专门修一条运料的路，费时费钱。第三条路就是现在修成的丰沙线，从西直门往西，绕过石景山，经三家店，到沙城附近出山到张家口。这条线路比较理想，但山势更加峻峭，坡度小但要修隧道65孔，工程费用较高。经过反复比较，最后，詹天佑采用了关沟线路。
