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庐州周围无江湖，因兵力严重不足，江忠源也无法在城外扎下与城内互为掎角的营寨，或者建立筑城工事。另一方面，它虽是大城，但守城力量极其薄弱，大规模的援兵尚未到来。这些都是胡以晃在城外可以观察到的情况，又都是江忠源的软肋所在，于是胡以晃决定采用一种特殊的设营方法，对庐州进行环攻，此即“包城为营”。
在胡以晃的指挥下，太平军迅速包围城池，开掘壕沟，修筑土墙。因为兵力缺乏，这次江忠源没有能够将城外民房拆干净，这些民房都被太平军加以利用。城外东门街市最大，计五里有余，街市民房店铺皆为太平军所占据，成为其战时据点。太平军在土墙和民房内建立星罗棋布的木城、木垒，外面再构筑土墙、壕沟，并将近城道路统统挖断，用以阻击可能到来的清军援兵。从城头看去，城外太平军营寨林立，里三层外三层，整座城池已被包围得水泄不通。
接着是攻城，胡以晃派小部队分攻六座城门，另以大部队架设云梯，集中进攻其中一座城门。江忠源采取对策，令府县就城内选募壮丁，分守垛口，又在城内设局分段送饭、送粥、送茶，昼夜不绝，从而使得兵勇即便在夜里也无须举火，便可以专心守着垛口。
由于直接架梯攻城收效不大，在多数时间里，胡以晃采用的仍是“穴地攻城法”。太平军通过编搭浮桥的方式，偷偷越过护城河，在城墙下扎营，并直接在营内开挖地道。江忠源知道太平军一定不会放弃地道战，所以采用守南昌的经验，一面派人时刻侦察地道开挖的地点及其进展位置，一旦发现即进行全力破坏和抢堵；一面雇集民夫，从月城开始，分三路向外挖掘壕沟，以便拦截地道。
即便守军严密防堵，太平军仍有两次挖通了地道。一次是在东门，江忠源发现后，未等太平军土营实施爆破，即组织敢死队迎击。激战中，一名太平军将领被斩杀，太平军官兵见之大惊。接着，清军又自城头掷下火弹，太平军立足不住，被迫放弃地道，撤出了战场。第二次是在水西门，这次不仅挖通地道还实施了爆破，城墙被炸坍数丈。江忠源亲挥大旗，率军猛击，在将太平军逐出后，才堵住了塌城缺口。
地道战对城防威胁甚大，江忠源在给清廷的报告中惊呼：“敌人来势凶猛，我军安危只在呼吸之间。”与此同时，城内军饷也即将告竭。江忠源出于无奈，只能向商绅告贷，表示清军粮台既缺钱，又缺粮，商绅愿意出钱还是出粮，悉听自便——倘若愿意捐输，将按照数量多少，上表为之请求奖励；即便只肯暂借，等朝廷补足的军饷一到，也会立刻还清，绝不赊欠。
到了这种火烧眉头的危急关头，商绅们当然也知道一损俱损的道理，平时再不舍得，现在也得拿出来。但在太平军攻破舒城后，他们其实都已偷偷地将资产转移出城，留在城内的银钱并不多；即便全部借出来，据江忠源自己估计，军饷也难以撑过十天。
见从商绅们那里凑到的钱粮不足，江忠源又令官员捐银助饷。几个庐州大吏倒也都不敢怄气：布政使刘裕珍捐银最多，拿出四千两；原庐州府知府胡元炜也捐了一千两。江忠源苦守庐州，最大的希望就是等来援军。事实上，咸丰皇帝在接到江忠源的告急奏折后，当天就火速给湖广总督吴文镕、湖北巡抚崇纶下达命令，要求将久随江忠源的老部队从武昌调出，交给原来带领这批兵勇的清军将领戴文兰统率，全数开赴庐州听候调遣。
江忠源因病耽搁于六安之前，咸丰已令陕甘总督舒兴阿从河南陈州进援庐州，现在他又催促舒兴阿率军速进。此外，已至徐州的江南提督和春、驻蒙城的兵科给事中袁甲三，也都奉命赴援。饷银方面，江西、山东、河南这三个邻近安徽的省份，均奉旨各拨解饷银数万两至庐州，甚至咸丰还在给江忠源的上谕中，指示他可以截留广东解部银十五万两。
最早赶到庐州的城外援军，是自六安赶来的音德布；接着，戴文兰以及“江家将”刘长佑、江忠源二弟江忠浚，也都相继赶到庐州。因太平军采用了“包城为营”，他们都无法整建制接近城池，而只能扎营于西城外二三十里处。其间，戴文兰挑选两百名兵勇，带千余两银子，沿小路潜入城下，并从德胜门入城助守；刘长佑、江忠浚亦派兵携粮款，乘夜半在太平军阵地间隙进行穿插，最后缒城而入。
在他们后面，援兵仍在不断拥来。舒兴阿率陕甘兵一万五千在庐州西北的冈子集扎营，已革阜司张印塘会同寿春镇总兵玉山，率驻扎东关的两千滁州兵，亦移驻冈子集，这样，各路援军仅西北面即有兵勇一万多。未久，和春带兵千余，赶至庐州东北面扎营。至此，除袁甲三以需对付捻军为由未至外，其余奉召官军都已赶到庐州。
戴文兰入城，“江家将”送来粮款，以及大批援军云集城外，犹如给江忠源打了一针强心剂。他奏请咸丰，给予其随时保奏得力干员、并将不遵调度之员随时正法的权力，用以安定城内的军心士气。
城外援兵来自不同体系，急需一个久历戎行、调度有方的大吏进行统一调度。江忠源盘点了一下他认识的几个将领，戴文兰已入城，音德布并非统御之材，只有和春参加过长沙战役，当时在军政两界也有些名气。于是江忠源便上奏咸丰批准，由和春担任了援兵集团的总指挥。