从天津到唐山通车后，清政府一方面指派张之洞(湖广总督)筹办修建从芦沟桥到汉口的铁路，另一方面将津唐路向东延伸，1890年修至古冶，l891年清政府又决定将此路延伸至山海关。这一年，詹天佑返回故里，将夫人谭菊珍及女儿接到北方，和他一起生活在工地上。在詹天佑纪念馆，陈列着一张珍贵的照片，照片的背景是一间地处关外，破烂不堪的工棚，詹夫人坐在右侧缝补衣物，对面坐着他们的长女，由于幼小，双脚高悬，约三四岁的样子。照片的右侧，尤其感人——在两个歪斜的柱子间用绳子系了一个摇篮式的吊床，詹天佑仰卧其间，正在聚精会神地读一本书。这张照片真实而又生动地记录了詹公创业时极其艰苦的个人生活。修铁路和居住工地，这似乎都是物质方面的东西，然而更重要的东西是潜在的精神面貌。彼时彼地詹天佑在想什么?他的内心世界在追求什么?一口流利的英语和一张耶鲁大学的文凭，在当时是凤毛麟角，他完全可以为自己和家人谋求富裕、安逸的生活，在追名逐利的角斗场上成为独具资本的赢家……然而，詹天佑把这些庸人拼命追求的东西看得一文不值，甚至给予鄙弃。詹天佑当时所看到的世界处在巨大的反差中，从11岁到20岁，他所看到的是最发达的资本主义社会，是每年修建一万公里铁路的美国，而他回国后所见到则是极端愚昧、落后、挨打，处在封建统治中的满清王朝。然而，他属于自己的祖国，他是中华民族的儿子。在落后的条件下，最宝贵的东西是民族的自尊、自爱、自信、自强不息。詹天佑不是政治家，而是高级技术专家，他只能在铁路建设上奉献自己对祖国应尽的义务。祖国强盛起来了，这又是最大的政治。在以后维护路权的斗争中，詹天佑那种坚定的爱国主义立场，则使他成为了一位既是技术专家，又是爱国政治家的杰出人物。

　　    关内铁路修到古冶后，继续向东延伸。1893年修建滦县至山海关段，其中滦河阻隔，必须修筑大桥。滦河水流湍急，河水中沙石杂物滚滚翻腾，施工难度很大。负责修筑大桥的英国人喀克司，在指挥桥墩打桩时失败，一筹莫展，施工进度受阻。因此，建桥成了筑路的关键，打桩成了建桥的关键，在关键的关键时刻，詹天佑展示了他的勇气、魄力和才干。

　　    负责修路的英国人金达在英国人喀克司失败后，把这个难题交给了中国人詹天佑。如果怕担风险，怕失面子，怕丢饭碗，怕这怕那，詹天佑可以找出种种借口拒绝承担这个英国人干不成的难题。然而，詹天佑的一生从不惧怕困难。他的非凡之处，正在于科学加勇气加实干。一事当前，不是考虑个人的得失，而是对祖国刚刚起步的铁路事业充满了献身精神。在洋人失败之后，此时32岁的詹天佑，不胆怯，不气馁，不犹豫，不推托，反而以“舍我其谁”的英雄气概知难而进，这就是鲁迅先生赞美过的“中国的脊梁”!在中国的大地上，在古今中外的历史上，不具备这种高尚的品德，无论有多少小聪明，也只能浑浑噩噩地鬼混一生，即使能私心窃喜于一时一事的个人名利，实际上也是虚掷一生。只有詹公这种勇于任事，而又尊重科学，热爱祖国而又无私忘我的俊杰，才能成就大事业，才能在曲折迂回中推动历史艰难地前进。

　　    詹天佑认真地总结了喀克司失败的原因，他亲临现场，亲自指挥，认真勘测，研究难点，改进方法，在我国首次采用“气压沉箱”的技术，一举闯过难关。

　　    据詹同济先生介绍，“气压沉箱”的原理和操作方法是：在河水面至河底设上下通道，底部宽大，可进行浇灌混凝土的操作。通道上端置高压密封室，压入高压气以排除沉箱内的积水。操作工人先在高压室适应后，通过吊升设备进入河底部，浇灌之混凝土逐步上升出河面，遂成桥墩。

　　    由于詹天佑成功地克服了这一关键性的技术难题，滦河大桥很快建成。此桥全长六百余米，有跨度不等的17孔，是黄河大铁桥建成之前，我国铁路中最长的钢桥。这一成就产生了广泛的影响，1894年詹天佑被选入英国土木工程师学会，受到了国际工程技术界的重视，为中国赢得了荣誉，这在科学技术极端落后的旧中国是尤其难能可贵的。