1880年11月28日，越南北寧。
由于黑旗軍的浴血奮戰，遲滯了法軍的前進，使北寧的第三師得到足夠的時間，精心構築了自己的防御體系。
這個地區河流縱橫，水網密布，東北是月德江，西面是浪泊湖，南面是新河，東南則是天德江和六頭江。而北寧城及周圍小片區域，就是這大片水網中的一塊小空地。
北寧城的東北高地名為涌球，這個高地控制著月德江，在這里架設大炮還可以直接轟擊北寧城內，是極其重要的制高點。法國人叫做拉貝水壩。事實上在越南話中，涌就是河，球就是橋，河上之橋自然就是水壩了。
水壩的旁邊還有一座天主教堂。
北寧城的東南是一座小土山，名叫欖山，是涌球的前方屏障。
北寧的西南是一片村莊，名叫克念總，遍布大片的水田，地勢泥濘不堪，後面又是一座小土山。
結合北寧周圍的地形，師長張樹聲認為，要守住北寧，必須要守住涌球，要守住涌球，又必須守住欖山。
而西側克念總一帶，不適合法軍大部隊行動，尤其是道路泥濘，更是法軍火炮部隊的噩夢。因此，防御的重點應該放在北寧城的東側。
旅長王德榜率領兩個團，以及越南軍隊潘廷逢部2500人防守欖山。
本來張樹聲想讓蔣宗漢率領的重炮營，也駐防欖山，但是隨軍參謀徐世昌極力反對，因為一旦欖山失守，210mm重型榴彈炮肯定無法及時後撤，這對後面的戰斗影響很大，最後張樹聲接受了這個建議，把重炮營放在涌球高地，蘇元春帶一個團駐守涌球高地前沿。
魏剛帶一個團，以及越南贊襄軍務阮善述部隊2000人，一同防守克念總地區
旅長章高元率領兩個團駐扎北寧城外，作為預備隊。
另外原先編制中的騎兵營，因為不適合越南地形，改為步兵營，由馬盛治指揮，和張樹聲的警衛營，以及師指揮部駐防城中
而且法軍的內河炮艦部隊的威脅太大，根據指揮部的命令，必須將防御地帶的河塘溪流全部堵塞，阻止法軍炮艦溯流而上，支援其陸軍。
在這一點上，第三師做了周密的準備。天德江、月德江、六頭江等統統堵上，具體辦法是選擇狹窄處，在竹排上捆上大石頭，沉在水面下，砍下大樹堵在水面上，同時在堵口旁的樹林設置火力點。
同時在各個防御陣地，設置五尺寬的壕溝，在壕溝前埋設大量尖木樁，壕溝後面還構築了大量的地堡。
這種地堡事實上，是修在一個七尺深的大坑里，地堡在大坑的中央，高八尺，厚五尺，外面用大石條砌的嚴絲合縫，內部用木柱深深打入地下，層層疊疊，用石灰和沙石攪拌抹平。
地堡與大坑壁之間還有四尺寬的空隙，全部釘上大量削尖的木刺，整個地堡只高出地面一尺，設置了槍炮洞眼。
這樣法軍的槍炮很難擊中地堡，即便偶爾有炮彈打中，也無法摧毀它。每個地堡內都配置了七八名士兵，地堡後側都挖了暗溝，供士兵進出。
由于這種地堡都是根據徐世昌設計的圖紙統一建造，所以又稱「徐氏地堡」。
在徐世昌的建議下，張樹聲命令前線部隊，在法軍的小規模進攻面前，地堡要保持火力靜默，以避免法軍的戰術偵察。
徐世昌現在已經成了張樹聲最倚重的智囊，很快，他有了一個新的建議、
在涌球高地旁邊的教堂，是一座修建于1867年奠主教教堂，哥特式風格，雙尖塔式建築，整個教堂被鐵欄桿和竹柵欄包圍著，猶如一個堅固的碉堡。
教堂的主教是巴洛特神甫，他還有另外一個身份，法國陸軍中尉，是法國在北圻地區一個重要的情報頭子。在教堂里除了有十幾名法國人，還有將近百人的越南武裝教民，這些人都受過訓練，有一定的戰斗力。
這一天的晚上，巴洛特神甫正在自己的辦公室里，寫著相關的情報書信，他嘗試過讓手下的教民，假扮民夫混上涌球高地，去中**隊陣地，但守軍檢查嚴密，讓他一直如願。
正在此時，「砰砰」，外面突然想起了兩聲槍響。接著一個手下跑了進來，慌張的報告︰「不好了神甫，外面有大批中**隊，已經把教堂團團包圍了。」
巴洛特大吃一驚，趕緊跑到窗口，發現外面已經火把通明，人聲鼎沸，他立刻派了一個教民前去詢問對方所為何來。
一會兒，教民回來報告，中**隊是來清剿間諜窩點的，要求教堂里所有人高舉雙手出來。否則玉石俱焚。
巴洛特知道事情敗露，但他並不肯束手就擒，反而命令所有人拿起武器，死守教堂。
片刻後，中**隊就發起了進攻，一邊架起格魯森炮轟擊教堂，一邊將打濕的棉被鋪在鐵欄桿上，大批士兵扒著棉被越過了柵欄。
守軍不得不退入教堂防守，隨後中國人又將浸透了煤油的稻草包，點燃後扔進了窗口，並不斷扔進火把。
幾番煙燻火燎，教堂里面的人實在吃不消，便喊著停一下，停一下。
巴洛特神甫隨即親自出來求和，被帶到中**隊的指揮官前，正是徐世昌和馬盛治。
巴洛特一身黑色長袍，胸口掛著十字架，見到徐馬二人，立刻手劃十字，擺出一副迷惑不解的樣子，質問道︰「這里是教堂，是上帝的子民祈禱的地方。你們為什麼要來殺人放火？這是對神的褻瀆，是犯罪，是要受詛咒的。」
徐世昌听翻譯講完，笑了起來︰「你這個洋鬼子，你就別裝了，中法都已經開戰好久了，你還擺出一副冤枉相。」
「我雖然是法國人，但我更是上帝的僕人，我到這里來是傳遞上帝的福音，拯救在罪惡中墮落的人民。我和你所說的中法戰爭，沒有任何關系。而且據我所知，中國政府並不禁止我們天主教，你這樣做已經違反你們自己國家的法律，必須立刻退兵。」
徐世昌听他還在胡扯，不禁大怒︰「放屁！你他娘的，打著宗教幌子，我軍情報，壓根就是個間諜頭子，還口口聲聲說自己跟戰爭沒關系。沒關系教堂里干嘛有那麼多槍？都打死了我們好幾個人了，還他媽胡扯什麼退兵。說這種話，要麼你是白痴，要麼就是拿我當白痴，你覺得我像個白痴嗎？像嗎？！啊？！」
巴洛特眼看事情不可挽回，只好表示投降，教堂里陸續扔出槍支，停止了反抗。
正是徐世昌的仔細謹慎，使涌球的防守少了一個危險的毒瘤，而依靠本地教民組成的法國情報網，也遭到極大的打擊。
從11月30日開始，法軍不斷發動各種小規模進攻，對中**隊的防御體系進行偵察，判斷兵力布置以及防御工事密度。
經過了幾天的試探，法軍意識到必須突破欖山，隨後便在欖山前沿構築重炮陣地，將進攻的重點放到了欖山。
法國陸軍的火炮一直是世界強國中首屈一指，法國從拿破侖時代開始就有這方面的傳統，拿破侖本人就是炮兵出身。其火炮的優異性能，甚至要超過德國陸軍。
此時法軍的炮兵陣地里，有95毫米1875年型加農炮；80毫米1877年型加農炮；90毫米1877年型加農炮。尤其是120毫米1878年型長身管重型加農炮，威力。
但是這些炮重量太大，比如最輕的80毫米炮為1200公斤，最重的120毫米加農炮，包括前車和彈藥車的總重加在一起超過了2700公斤，沒有8匹馬休想拖動它。
總之這些炮只能作為火力支援，並不適合伴隨步兵部隊前進，但法軍同樣也有輕便的火炮，比如哈乞開斯165英寸山炮，是今年剛剛定型裝備軍隊，這種炮是迫擊炮的雛形，威力和射程都相當不錯，而且只有167公斤，攜帶方便，非常適合越南的地理環境。
另外，就是哈乞開斯37毫米5管轉管機關炮，曾讓黑旗軍吃盡了口頭，連陸用炮車在內，重量也只有200公斤。
這兩種哈乞開斯公司生產的火炮，構成了法軍快速推進時的主力火炮。
12月5日清晨，法軍所有的重炮一起開火，開始對欖山進行猛烈的轟擊。
北寧保衛戰正式開始了。
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