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面对诸将奔逃，青、兖大扰的糟糕局面，远在深宫的刘义隆，除了失望、震惊，只能是欲哭无泪。在无路可走的情况下，他不得不打出他的最后一张王牌——派遣征南大将军檀道济率军北救。
此时，在江淮之间，同时有两只军队在逆向行进着：
威武严整的檀道济的军队正在向北进；
溃不成军的到彦之的残军正在向南逃。
不战而败退的消息一个接着一个送到了宫中，刘义隆怒不可遏，于是令中使带着他的手诏北上：
到彦之、王仲德免官下狱，竺灵秀弃军赐死！
檀道济的军队从淮河进入泗水抵达彭城。
在途中，听说王仲德已被免官关押在狱中，檀道济是知道王仲德的军事才能的，于是就上表为他请罪，请允许他和自己一道共同北救——几年前徐、傅执政时，也是在宋军大败的局面下，朝廷安排他们俩北救青州；刘义隆答应了这个请求，起用王仲德为宁朔将军随檀道济东行。起用王仲德，实际上是降级使用他，当初出时王仲德是以安北将军（三品）的身份作到彦之的副帅，现在降号为宁朔将军，职位四品。
宋的河南守军大都奔退，现在只剩下朱修之在坚守滑台，檀道济的援军正是前往营救滑台的。魏军打探到宋的援军将要到达，并且主帅又是名震天下的大将军檀道济，于是急忙调遣数万骑兵前往拦截。
檀道济由清水到达寿张（在今山东寿张），遭遇魏帅叔孙建。檀道济率王仲德及骁骑将军段宏等上岸大战，大败魏军；随即转战到高梁亭，斩了魏的济州刺史悉烦库结——他原是镇守碻璈的魏军守将。
元嘉八年二月，檀道济的军队进入济水。
此时魏军数万人沿岸随形，构成合围之势。魏军前队有“犀角”、“大力”之号，他们都是从众多队伍中挑选出来的，人人身长八尺，膂力绝伦，锋芒锐利。其中有一个西域胡人，妙于弓箭，弦无虚，众军闻之色变。
宋军上了岸，檀道济就对部将薛彤说：
“如果能斩此胡人，那么魏虏军气必挫。君有关、张之名，斩颜良正在此时！”
薛彤精神振奋，说：
“希望府公指示其形貌，下官当为公取之！”
檀道济就叫来一个先前投奔魏军如今又归顺的小将，小将说那个胡人穿绛衣，以桦皮囊盛装弓箭，两端有骨珥。檀道济派人去探看，知道那胡人正在阵前，于是亲自酌酒为薛彤壮行。
薛彤饮酒完毕，驰马冲向魏军；那胡人挺身出阵十余步，彀弓未及，薛彤抢先一步从远处飞掷铣鋧（小凿），铣鋧正中胡人额头，那胡人随即翻身落马。
宋军在阵地前见了，出一片叫噪之声。魏军被激怒了，“大力”十余人出战，薛彤又一一斩了他们，但魏军人多，前围仆地，后继又上，终于将薛彤围在中央。
此时还在舟中的另一猛将高进之尚未上岸，他听人误传薛彤已经阵亡，也来不及披甲，就急忙上岸，驰马高举长槊，直奔魏虏阵营，大叫着：
“高将军来啦！”
魏人以前都听说过高进之的大名，如今见此阵势，纷纷后撤。此时薛彤已从另一面杀出一条血路，得以突出合围，而高进之还不知，只顾在魏虏阵中冲东击西，奔南突北，敌军不能挡。薛彤得知高进之入虏阵营，并且很久不见他出来，就再次跃马驰入敌阵。只见二将两骑分击，搅得虏阵万人乱成一锅粥。遭了他们俩的一阵狂风暴雨式的搅扰，魏军除了被杀死的，另外为避二将锋芒自相践踏而死的人竟达数百。
魏军一时大乱。
就这样，前后二十余日间，双方无日不战，甚至一日数战。在这三十余战中，宋军多胜。等到檀道济军到达萧承之所戍守的历城，叔孙建派遣骑兵邀击宋军前后，动作快捷，宋军受挫，前行迟缓以至于停顿下来。
宋援军既难以接近滑台，魏冠军将军安颉、司马楚之等得以专力攻滑台。因久攻不下，魏军不断增援；他们又大造云梯、冲车等攻城器械，夜以继日轮番进攻。
滑台已坚守数月，城中将士疲敝，粮草匮乏。
城墙被魏军冲车不断地大力撞击，土块正大块大块地往下掉落：缺口在增多，缺口在变大。
魏军日夜攻城，呐喊之声震动黄河北岸；宋军粮尽，将士捉鼠烤着吃。
二月十日，滑台城陷，宋守将朱修之、李元德、东郡太守申谟等万余人被俘。
滑台既已陷没，北救就无意义，加之粮草又尽，于是檀道济率军自历城南归。军中有人叛逃降魏，把宋军粮尽而归的实情尽皆告诉魏人；魏人得此军情如获至宝，以为此时正可报为檀道济所败之仇，于是派遣骑兵急追檀道济。
正在撤退中的宋军处于惊恐之中，随时都将溃散。
到了夜晚，檀道济驻军于河岸，然后令士兵们在岸边将一斗一斗的黄沙堆积成米囤状，同时呼唱着：
“三十七斗……三十八斗……”
“五十斗……五十一斗……五十二斗……”
用斗量沙再堆积成一个个米囤状的圆丘后，檀道济又令士兵把剩余的少量白米覆盖在沙丘上。
天亮了，魏军见宋军一夜间竖起的一座座米囤，才想起宋人夜间的呼唱声，再看看宋人军队阵形，毫无半点败逃时慌乱的迹象，这才知道宋人严阵向前，资粮有余，宋人奸细故意诱我上当,于是一气之下斩了那降者。
这就是那个流传后世的量沙唱筹的故事。
魏人仗着兵力强大，也暂未撤兵，而宋军人少，檀道济令军士都披坚执锐，自己却穿着闲时的白衣，也不骑马，只是安坐在车上，然后率众徐行。魏军见了，不知就里，也勒马缓行，不敢逼近。
其后渐行渐远，魏人撤兵，檀道济全军而还。
青州刺史、振武将军萧思话知道滑台失守、檀道济也已南归，害怕魏大军围攻，也撤了捍卫东部的军事要镇青州治所东阳城（故址在今山东益都北），南奔平昌。东阳百姓见刺史大人仓皇南逃，又见城内粮草齐备，唯恐魏人来了便宜了他们，于是一把火烧了东阳城的粮草，然后追随刺史大人去了。这萧思话原是刘裕继母孝懿萧皇后（刘裕称帝后所追封）的侄子，皇上想他立功，在元嘉三年他才二十五岁的时候就委以重任，出任边镇青州刺史。哪承望他原来只是一个胆小无能的人！
因下邳（在今江苏睢宁西北）历来是淮北战场的要地，萧思话先曾命令部将刘振之戍守下邳。听说自己的明府大人已弃了东阳城，随即刘振之也弃了下邳向南奔退。
东阳城的粮草冒了几天的浓烟，也未见一个魏兵的影子。
下邳城也是空城独立，寂寞着。
刘义隆再次震怒了。尽管萧思话是他的长辈，但弃城之罪——且积聚无端被毁——军法不容，于是他手诏：征萧思话下廷尉，关押在尚方。
北方的战事已经平息：河南四镇得而复失！
刘义隆自即位以来所最为关注也最为投入的一件大事就这样草草结束了。前后历时十个月，除了河南四镇得而复失外，姚耸夫、竺灵秀被赐死，朱修之、李元德、申谟等被俘虏，损兵折将数万人，武库府藏空虚，青兖二州大乱……剩下的就是先喜后忧继而失望、继而愤怒的数百个日日夜夜。
熟读兵书的刘义隆在太极殿里来回踱着，他再次诵读着《孙子兵法》中的那段话：
“凡兴兵十万，出兵千里，百姓之费，公家之奉，日费千金，内外**，怠于道路不得操事者，七十万家。”
兴兵十万……内外**……七十万家，刘义隆口中呢喃着。
入夜，刘义隆久不能眠。他披衣离榻，点烛提笔给远在荆州的江夏王义恭写了封信，谈府州之事，谈北伐之事。待信写好后，他仍仰卧**久不能寐。就这样辗转反侧，一直到天亮，他再次披衣提笔，有伤滑台陷没、北伐败辱，吟成五古一：
逆虏乱疆埸，边将婴寇仇。坚城效贞节，攻战无暂休。
覆汁不可拾，离机难复收。势谢归途单，於焉见幽囚。
烈烈制邑守，舍命蹈前修。忠臣表年暮，贞柯见严秋。
楚庄投袂起，终然报强仇。去病辞高馆，卒获舒国忧。
戎事谅未殄，民患焉得瘳。抚剑怀感激，志气若云浮。
愿想凌扶摇，弭旆拂中州。爪牙申威灵，帷幄骋良筹。
华裔混殊风，率土浃王猷。惆怅惧迁逝，北顾涕交流。