此次，清軍從北、東、南三個方面對衡山縣城進行了半包圍，將所有可供明軍出城的陸路都堵得死死的。
其中，東面為主攻方向，在此部署的孔有德部以及多鐸的家底部隊滿洲鑲白旗，考慮到要對其餘兩個方向做到統籌兼顧，多鐸便親自來到了東面坐鎮指揮；部署在南面的清軍為尚可喜部以及漢軍鑲紅旗，指揮官為漢軍鑲紅旗固山額真金礪；部署在北面的清軍為耿仲明部和漢軍正藍旗，指揮官為懷順王耿仲明。佈陣次序都是三順王的部隊在前，八旗兵在後，在多鐸親口做出戰後可以補齊每一部損失的保證之後，孔有德等人既然也就沒有了反對的理由，畢竟主子的命令才是第一位的。
眼下，每一個方向的清軍都是步、騎、炮三大兵種齊全，威力巨大的火炮和機動力強的騎兵梯次配置，將城中的萬餘明軍突圍的可能性降到了最低。
清軍兵力唯一比較薄弱的地方便是西門外，只有從各部抽調出來的共一千多軍隊，警戒和牽制的意味要遠遠大於阻攔和進攻。但明軍也很難從這個方向打開局面，城外便是湘江，而江面上和城中儲存的船隻早在清軍第一次過境時便被少了個乾乾淨淨，沒有船也就意味著無法借助水路撤退或是反起反擊。
就在不久前，多鐸心中還存著最後一絲希望，希望陷入絕地的龐岳能夠識時務，放棄抵抗歸順大清。為了達到效果。他甚至還在「勸降詞」中加入了那些投降大清後前程似錦的前明軍將領的真實遭遇。卻不料，龐岳還沒等勸降的人說完便以一聲銃響表明了拒絕的態度。這也就算了，最讓多鐸感到憤怒的是，他已故去的父汗、大清的太祖也被龐岳那個混帳肆意攻擊侮辱。
憤怒過後，多鐸又不禁暗自嘲笑自己剛才行為的多餘，像龐岳那種鐵了心要和大清作對的死硬分子，又怎麼會因為一段勸降之言便放棄自己的初衷？
既然勸降不成，那就只有開打了。
隨著多鐸的一聲令下，三個方向的清軍炮兵都開始了炮擊前的各項準備，調整炮口、裝填彈藥等等。
看到這樣一種情形。龐岳也下令城頭上的官兵們撤到城牆後的街壘工事後去躲避，只留下了少部分擔任警戒的人員。
不久，隨著西門外的清軍炮兵陣地上率先發出一聲巨響，清軍對衡山縣城的進攻正式開始。
……
「轟！」「轟！」…接二連三的炮響猶如平地炸開的驚雷，帶著咄咄逼人的驚天聲浪朝著小小的衡山縣城席捲而來。一顆顆高速飛行的熾熱炮彈打在城樓、城牆上，濺起大片肆意飛揚的磚石碎屑。薄薄的一層包磚在第一輪炮擊下便被打得粉碎，牆體內部的夯土在頃刻之間便綻開了一團團黃色土煙。煙塵瀰漫之中，似乎連大地也在為之顫抖。
早在清軍炮擊開始之前，負責防禦各段城牆的湖廣鎮將士便已經大都下了城頭。躲到了城牆後的掩體中。
儘管時間緊促，但在全體官兵的共同努力下。城中的防禦體系已經初見規模。在城門後的主街道上，官兵們利用裝滿泥土的麻袋和從城中拆來的石料構築了一道道街壘工事，周圍的許多房屋也被改造成防禦工事，而那些可能被清軍所利用、為他們提供掩護的建築物則被通通拆掉。每一面城牆後，這些大大小小的工事都形成了大致三四道縱深防線。第一道防線距離城牆大概八十步左右，各道防線之間大致相隔四五十步的距離。
此外，城中湖廣鎮官兵的防禦任務具體劃分如下：東面城牆以及附近的街區由陷陣營負責防守，並配屬了從泰山營和烈火營抽出來的近一千火銃兵；防守南、北兩面城牆的主力則分別是剛鋒營和破軍營；華山營的官兵們也全部分發了武器，並一分為三。其中一個千總隊與泰山營共同戒備西側城門，另外兩個千總隊則分別前往南門和北門，作為剛鋒營和破軍營的預備隊。飛虎營則在城中候命，準備隨時聽候命令前去增援情況緊急之處。
清軍的炮擊持續不停，炮聲一潮蓋過一潮，一時間毫無停歇的跡象。或許是因為之前已經嘗到了與湖廣鎮進行白刃戰是什麼結果，多鐸沒有輕易下令步卒攻城。而是希望先通過這種持續而猛烈的炮火摧毀城中明軍的抵抗意志、消耗掉他們的抵抗力量，之後再全軍壓上。
衡山縣城畢竟是一座小城，當初構築城牆的目的也以防禦土匪流寇為主，設計者和修建者們恐怕根本不會想到有朝一日這座地處大明腹地的小城會迎來異族軍隊的如此兇猛的炮火攻擊。因此，城牆的牢固程度不要說與南京城那種雄城大邑相比，就算比起贛州、長沙等地的城牆來也是遠遠不足的。
經過半個多時辰的炮擊過後，承受著清軍最猛烈炮火的東面城牆便已經面目全非，城樓已經完全被轟塌，牆面上的包磚大片散落，其中的黃色夯土變得千瘡百孔，垛口也被毀掉過半，牆體頂端出現了好幾個瘆人的v字，並在一步步地向下擴展。尤其是最初被清軍轟開又被明軍填補上一半的那個大豁口，更是成了清軍炮兵的重點轟擊對象。那些匆匆被填上的土石材料根本經不住炮彈的轟擊，紛紛倒塌了下去，轉眼之間，豁口中又只剩下了一堆不到一丈高的廢墟隔離著城內與城外。其他三面城牆的情況稍微好一些，但也好不到哪兒去，照這種形勢發展下去，被轟塌只是個時間問題。
這一次，清軍的炮兵似乎比之前變得更為執著，炮彈的消耗幾乎已經不在他們的考慮之內，甚至對炸膛的顧慮也少了許多。抱著盡快轟塌城牆的目的，多門火炮朝著某一塊區域不停地集中射擊，將牆體轟得搖搖欲墜、岌岌可危。
不過，炸膛的危險終究還是要考慮的。在經過一個多時辰的輪番轟擊之後，城外清軍的幾十門大炮的炮管幾乎全部都發紅髮熱，再繼續打下去怕是真的要炸膛了。這時，震耳的連綿炮聲才暫時告一段落。
炮聲停止之後，隨著多鐸的命令下達，三個方向的清軍步卒都朝著城門方向開始了試探性的推進。而與此同時，躲在城牆下的明軍官兵們在接到城頭觀察哨的預警信號之後則紛紛往城頭上跑去，準備迎敵。經過多次戰鬥之後，他們也已經有了經驗，都知道：清軍的火炮由於要避免過熱而炸膛，接下來的很長一段時間都不會再發射。至少在清軍的步卒退去之前，城頭不會再有被炮擊的危險。
當戰兵們列隊跑上城頭，輔兵們也扛著土袋或是用小車裝著石頭前去填補城牆上出現的缺口。尤其是已經被轟開的那個缺口，更需要及時填補上，雖然填充的土石材料抵擋不住炮彈的下一輪轟擊，但之上能爭取不少時間。否則的話，一旦被清軍炮火完全轟開，清軍不論是通過步兵從此處進攻還是將火炮拖到此處朝城中轟擊，對明軍而言都可以算得上是致命的威脅。
……
衡山縣城的佈局與這一時代的其餘縣城相差不多，簡單、中規中矩，兩條分別連同東西和南北城門的主幹道在城中心交匯，形成本城中最繁華的的區域。縣衙便位於這個交匯點附近，而在縣衙的街對面又有一座三丈多高的鼓樓，比城牆還有要高上幾分，站在頂部可以將城中甚至城外的情形盡收眼底。正是由於這一地理優勢，這座鼓樓便被龐岳當成了中軍指揮部所在，用以協調各個方向的防務。
此時，龐岳正和張雲禮以及一眾參謀軍官在這座鼓樓上觀察著城外的動靜。
「大人，照清虜的火炮這麼轟下去，或許在今日之內，城牆便會被轟塌。」張雲禮指著東面的某段城牆，頗為擔憂地道，「您看，城牆上的那一處已經出現了明顯的裂痕了，最先倒塌的很有可能便是這一段。」
「你說得沒錯。」龐岳點點頭，道，「不過也不要過於擔心，城牆塌了，倒下的磚石廢墟依然會成為清虜進城的阻礙，我軍也能對其加以利用。跟何況，我軍在城牆後還設立了好幾道防線。多鐸以為只要轟塌了城牆就完事大吉了，做他的春秋大夢去吧，到時候他就會知道，城牆倒塌並不是他們獲勝的象徵，而是他們傷亡劇增的開始。」
「面對大人的如此精心佈置，清虜必然會吃上不少苦頭。」張雲禮臉上難得地浮現出一絲笑容，但很快便又轉為了憂慮，「不過，最令屬下擔心的是，等轟開城牆之後，清虜會把紅夷大炮拖到缺口處，直接對著城中猛烈轟擊。參謀司曾做過相關的推演，一旦發生這種情況，城牆後第一道防線失守的幾率將在七成以上，其後各道防線的失守率也將超過五成，而我軍的傷亡人數也將增加四到五成。如果我軍不能及時奪回缺口，阻止清虜的炮擊，以上這些幾率還將繼續增加。」
「這一點我自然知道。」龐岳說，「所以我才讓輔兵們一有空子便對豁口進行填補，為的就是不讓清虜炮兵有架炮的地方。如果真如你所說，那就只好派遣精銳士卒組成敢死隊奪回缺口了。不管怎麼說，戰事都將慘烈無比啊，希望我軍能比清虜堅持得更久。」
這時候，東、南、北三個方向的城頭上都傳來激烈的銃響，顯然是向城門推進的清軍已經進入了城頭火銃兵的射程。
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