張叔夜被趙桓委任為負責指揮全軍守城之總指揮，在他的帶領下數萬宋軍組成了一道幾乎牢不可破的銅牆鐵壁，開始了第二次更為悲壯和慘烈的汴梁保衛戰。

完顏宗望組織起了龐大的攻城部隊，利用雲梯、偏橋、拋石機等起進攻，宋軍則以密集箭雨還擊。金兵個個毫無退縮視死如歸，殺到城牆前架設雲梯攻城。宋軍將事先備好的滾水熱油傾如雨下，石塊滾木更狂落而下。幾番輪攻下來，金兵傷亡慘重損兵折將。正當完顏宗望怒火中燒時，第二支主力完顏宗翰趕到了。二軍一合達到二十多萬人，可謂實力大增。信心百倍的金軍驅趕附近俘虜來的百姓運送石頭，將周邊區域內的石塊搜刮一空，利用拋石機朝著城牆射，摧毀防禦工事。同時砍伐樹木，日夜不停造攻城之具。

這天展開了更猛烈的攻勢，投石機佈滿城外，大石在城內如冰雹而下，樓屋中者無不摧毀。金兵箭如雨，使外城牆壁眾箭叢集如同刺蝟。火梯雲梯撞竿和洞子等攻具數門並攻，欲令守軍左支右絀，難以兼顧。一時善利門，通津門，宣化門險象環生。而且金人狡猾，攻東門就稱西門已破，攻南門就稱北門已破，欲擾亂軍心，乘亂登城。還將所帶黑旗往城上送，故意讓守城宋兵奪取，正好迷惑它處守軍。幸好張叔夜對此有所耳聞，已有防備。

面對拋石機威力巨大，張叔夜讓士兵把泥土、木屑，麩糠等裝入袋子，佈置在敵樓上，如此拋來的石塊就如打在棉花上，無法造成傷害。張伯奮則當起了救火隊長，何處告急便帶著一批硬弩手前往支援。在勁弓強弩，分番迭射下，硬是將金兵攻勢壓退。

黃昏來臨宋軍傷亡近半，幸好城門都沒被攻破。金軍傷亡更多，知難而退開始休整。經過清點此戰險勝，不僅殺傷了大量敵兵，還有兩名金環貴將被神臂弓射死在了城下。宋軍興奮不已，所有的苦難與悲痛都因此被拋諸腦後了。

趙桓得知更是喜悅，晚間親臨城頭帶來了酒肉金帛，犒勞所有守城將士，還與他們同餐共食。皇后與宮女連夜製作的衣被等物也被分到每個士卒手裡。見官家親來慰問，甘苦與共，人人激動得熱淚盈眶，爭呼萬歲。

接下來的日子裡，趙桓派出更多信使出城去宣召各州郡迅率兵勤王。

雖然金軍依然沒能攻破城門，但守軍已是越來越難以支撐，力不從心明顯日甚一日，幾次都險些破城。張伯奮還組建了“敢死隊”，在夜間出擊襲擾金兵大營，小有戰績。但知道勤王之師再不來的話，淪陷是遲早的事。這日戰鬥間隙，張叔夜不得不進宮，將萬分危急之形勢坦誠相告。

趙桓早急得如熱鍋上的螞蟻，問道“朕已將褒獎愛卿大敗金軍的檄文，傳遞告示於各道，好讓他們不至於畏敵不前。何以圍城至今四日，除卿外無一支勤王師到來？難道求援的沒能出得去一人嗎？”

張叔夜道“臣也不知何故，哪怕是出去一個就天下皆知了。如再無援軍的話，京城就真的破在旦夕了！”

“怕是我猜的沒錯，救兵大多掌握在蔡黨手裡，難怪會見死不救！”趙桓黯然坐下，引袖拭了拭眼角，一臉悽惻之色道“朕打算將所有宮中禁衛都派給你，還可以組織起十萬民夫壯丁，分兵器讓他們助你守城。愛卿最多還能支援幾日？”

張叔夜道“那些百姓都是烏合之眾，搖旗吶喊尚可，如臨陣對敵必無大用。老臣至多隻能再支撐三日了，這期間無援軍到，只能以死報國了！”說完不禁伏地啜泣。

趙桓痿然倒在椅上，嘆息道“卿先退下吧，容我再想想有無其它良策。”

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