张海天、项青山等已知晓凌印清在急于招降各路武装力量的阴谋，待凌的队伍进驻三道沟后，张海天、项青山在沙岭警察署（离三道沟10华里），召集抗日救国军骨干，商讨对策。决定派代表去三道沟与日伪军接触，摸清底细，掌握情况，以诈降为诱饵，聚而歼之。采取讲条件、报人数、编名册、立番号、接委任等几个步骤。交涉条件，实际是借此机会，摸清日伪司令部岗哨、分布及伪军驻防等活动情况。

据勘察得知，日伪司令部选住屯中间“面上人物”王会川家（名王福赢），凌印清住正房东屋，仓岗繁太郎住西屋，伪军要员住东邻王福臣家（其子在河北省沙河时任县官），日军随从住王福海家，三家大院相连，内有角门互通，门墙大院四角有岗楼。伪军的布防，小头目分别住在西头陆印荣家，有门墙大院，屯东单廷信家也是大院，其余在屯中散住。

经过几次接触和协商，双方议定十一月三日在学校操场举行招降仪式，宣布编队任职。日伪一致认为张、项归降是诚意，放松了警惕。此时，张海天、项青山意识到，面对日伪这样强大的队伍，防守坚固，且武器精良，这次行动风险很大，如诈降成功就是胜利，反之稍有庇漏或闪失，就是一场恶战。为此，他们进行了细致研究和周密地布署。张海天、项青山、盖中华直捣日伪司令部，其余蔡宝山、四季好、野童、靠山好、**哥、三胜、北霸天、天龙、德山等分别带领队伍近2000人，按时到达指定位置，从各方策应，分面包抄。规定了进攻时间和号令，时间一到，日伪司令部处枪响，就各自带队，四面进攻。

十一月三日拂晓，天降大雾，二、三米内不见人（日军信鸽放不飞），按原定提前行动。张海天、项青山、盖中华三人带着随从，以归降晋见为名，蒙骗了岗哨，随即解除了岗哨的武装。张海天闯入东屋，正在抽大烟的凌印清，觉得势头不对，翻身而起，但想反抗已来不及，被枪嘴顶住，只得听侯发落。就此同时，项青山、盖中华两人猛入西屋仓岗繁太郎室内，仓岗繁太郎猛起，企图反抗，但已失去时机，只得束手就擒。此时按规定时间已到，各路人马蜂拥而上，日伪军毫无准备，被这突如其来的势头惊呆了。这些伪军本来是临时收编的乌合之众，又失去指挥，只得乖乖地投降了。像住在散户陆印桥家的伪军，见状慌张的把枪仍到房后逃跑了。早饭后，日出雾散，这时日军飞机来在三道沟上空，低飞盘旋，张、项觉得其中有故，用枪立逼仓岗繁太郎。仓岗繁太郎为保住性命说出了实情：原定计划如招降成功，就立即发放信号，如不见信号飞机就地轰炸。张海天、项青山等当即令手下，在王家道南场院里放四堆柴草点火，把日本旗平放地上，飞机看见信号，以为招降成功，往东方飞走了。飞机来时群众不知还会发生什么，有的跑到屯外树林子里，有的到外屯投亲躲避以防意外。

缴械后清理现场，发现少两个日军，后在王会川道南的柴草垛里找到，当场把九名日军用“腿绑”（裹腿布）反手绑上，日军不服，嘴上咿哩哇啦的，大家都听不懂，这样又把双脚也绑上，扔在草堆旁。

战后处理，对日本关东军司令部大佐顾问仓岗繁太郎、特务松本德林、道原之助三名首要顾问；伪军司令凌印清、参谋长王槐山，旅长冯仙洲、军法处长刘信书、翻译官姜某五名头目，绑在马车上，拉回沙岭审讯。临走前凌印清仰天长叹“我一生大风大浪经过多少，没想到在这小河沟子翻了船”。

对伪军小头目及剩下的伪军，当场宣布：本着“枪口对外，一致抗日”的原则，留去自由，愿意抗日的随队伍走，不愿意的自讨方便。但以后不准再当伪军，当场有100多人加入了义勇军。

对九名日军士兵给予严惩，队伍在回沙岭的路上，途径外辽河岸边未家口子时，把日军全部枪毙，尸体扔进辽河。

对拉回沙岭的三名日军首要顾问和五名伪军主要头目，进行反复审讯，凌印清再三哀求“我参加过武昌起义，是北伐军的高官，这样做为的是曲线救国，请饶一命”。义勇军不听其哄骗，只要你挑头当汉奸决不宽容，毫不犹豫地在沙岭“西卡”外一起枪毙。他们把送上门来的日伪军全部“包了”。

三道沟这次胜利，缴获了日伪军的全部武器弹药，其中轻机枪6挺、“三八”式步枪300多支、手枪24支、子弹七八万发、马车12辆，以及其他全部物资。

抗日义勇军的这次**行动和英勇气魄，使当地人民受到了极大的鼓舞，他们无不拍手称快，当即一些青年纷纷参加义勇军。事后群众传颂，“逢天时，大雾相助；犯地界老凌必死沙岭（谐音杀凌）；“青山老北风，诚心把日坑，活捉凌司令，枪毙日本兵……。”

这次打击日军的重大胜利传到关内，“北平抗日救国会”给予很大鼓励。当时在北平的东北军司令**将军得知后，赏给张海天、项青山金壳怀表、战刀和大洋五万元，也给予了高度评价。