1920年12月，在交通部和福公司签订了扩建清孟支线铁路的借款合同后，交通部迅速下令采取以工代赈的方式，并急切地催促工程开工。当月17日，总工程师英国人怀德乐抵达现场，随即前往清化、沁阳一带进行实地勘察。从24日开始，初步测量工作启动，首先测量的是清沁段。但在连接道清线起点的地方，由于道清线的柏山站到清化站之间路线曲折，坡度也大，而且在连接清化站的地方需要建造高路基，从技术上讲不太合适。因此，工程师们另外选择了五条线路，希望找到更好的方案。
这五条线路中，甲、丙两条线都从道清线的柏山车站以东、大石河桥以西为起点，采用直线，越过原有车站，直接向西南延伸到清化的西关。这两条线的优点是坡度适中，线路平直，但需要废弃原有的柏山、清化两站，以及柏山到清化之间的一段路线，重新建设。乙线与甲、丙两线的意图相同，但可以保留柏山车站，但清化站及柏山到清化间的路线仍然需要废弃。丁线利用现有路线，从清化车站的北侧分出，前往清化的西关，与甲、乙、丙三线在西关的终点汇合，作为临时线路。将来如果需要改建柏山到清化段，可以选择甲、乙、丙三线之一，这样临时线路的损失会较小。同时，现有的清化东站可以暂时作为装卸货物的车站，而清孟支线则从西车站开始，继续向沁阳方向延伸。戊线则完全沿着原有的线路，从清化车站南端尽头处开始扩建，绕过清化镇的南关，向西南到达丹河。虽然目前看起来比较省事，但如果将来需要改线，损失会更大。
在以前修建柏山到清化段路线时，原计划也在清化西关设站，但由于当地回民强烈反对，不得已改设到了东关。在这次测量清孟路线时，工程师们从技术角度出发，道清铁路的洋总管则从运输原则出发，都建议移站改线。现在，西关的回民也意识到以前反对筑路的举动对地方商业造成了损害，因此也愿意改站西关。但城内的士绅和车站的商民一致请求仍使用原有的车站。铁路局据实向交通部请示后，决定新测量的甲、乙、丙、丁四条线都绕过清化的北侧。从技术角度看，丙线最为合适，但由于该线经过的地方需要拆迁很多房屋，困难重重，而且如果在西关设新站，也遭到了地方绅商的反对，因此丙线也被列入放弃的行列。戊线经过清化的南侧，虽然技术上有2.5公里长的1/115坡度（在柏山到清化站之间），但重车下行时并无障碍。从经济角度看，利用已有的线路可以节省大量工程费用，因此最终决定还是使用旧线，以减轻铁路局的负担。这时已经是1921年3月15日了。至此，清孟支线东端与道清线连接起点的位置才最终确定。
不久，总工程师怀德乐合同期满离职，虽然铁路局尽力挽留，但未成功。于是与福公司协商后，暂时由道清铁路的养路工程师英国人邓艺伟兼任清孟总工程师的职务。他立即组织人员根据之前选择的戊线，从清化到朱庄一段进行了实际测量，并上报了交通部。沿途需要建造桥梁和涵洞的地方并不多，最大坡度为1/300。同时，在西端靠近怀庆（沁阳）的地方测量了两条线，西线跨越丹河和沁河，需要建造两座桥，东线则跨越沁河和丹河的交汇处，只需要建造一座桥。但由于建桥的重要性，建桥的位置需要由桥梁工程师自行决定，以免责任不明确，将来发生危险时出现推诿的情况。至此，东端与道清线连接的地方到朱庄附近的一段路线已经测量完毕，准备开工。继续向西经过沁河和丹河，到达怀庆城，但由于建桥的位置尚未确定，路线也还未最终确定。这时已经是1921年5月20日了。
然而，由于借款公司无法垫付资金，以及接洽地价等种种阻碍，工程一直未能进行。同时，兼任总工程师的邓艺伟又请假回国。于是，在1921年11月上旬，铁路局命令清孟支线的副工程师胡桂芬、孙成等人先行继续之前已经勘察过的线路，从沁阳到孟县，到达黄河渡口进行初步测量。由于沁河和丹河建桥的位置尚未确定，因此在沁阳附近也预测了几条线路，以备将来选择。到1922年6月9日，初步测量的各线平面图和侧面图才完成。
关于沁阳附近建桥的位置，最初计划在沁河和丹河的交汇处建造一座桥，以减少工程量。但经过详细复查后，邓总工程师也回到岗位，他建议采用东北一线（即西线）。虽然这条线需要分别跨越丹河和沁河，建造两座桥，但如果在两河交汇处建造单桥（即东线），将来发洪水时水流会非常湍急，而且河岸宽阔，建桥后水流与桥墩会形成直角，这在技术上是不被接受的。此外，河底淤泥太深，也存在种种不利因素。因此，建造两座桥的利益更多，经济上也可以节省。至于桥梁工程，计划由专业的桥梁建筑公司承建，而确定建桥地点和绘制图纸则由清孟总工程师负责。
以下是邓工程师关于选择丹河和沁河建桥地点的东线和西线的比较理由：
东线单桥方案：需要建造一座包含14个大拱和2600英尺长的小拱的桥。河流较急，淤泥距离地面也很深，河岸土壤松软。
西线双桥方案：沁河上的桥有14个大拱，丹河上的桥有9个大拱和200英尺长的小拱。河流较缓，淤泥距离地面较浅，河岸整齐。
按照路线计算，如果采用东线，从朱庄到罗庄的距离是23.26公里；而采用西线，从朱庄到沁阳是6.5公里，沁阳到罗庄是16.74公里，合计比东线长1公里左右。但是，采用西线在沁阳城外设站的位置更优，土方工程量也较小。沁阳到忠义一段地势较高，可以同时节省土方并避免水患。因此，在1921年8月7日，邓工程师向福公司租用了打钻设备，并调来了中外打钻人员，来探测沁河和丹河河底的土质。到10月17日，将探测结果上报了交通部，并请求决定采用西线方案。
11月16日，交通部回复同意，但要求再对桥梁的重量进行详细研究。到了1925年4月23日，铁道部派遣水道顾问方维因和考工料副科长金涛来到河南，就地研究建桥计划。6月18日，交通部下令按照方顾问和金副科长提出的方案执行，建桥地点应在两河合流处的下游，合建一座桥，长1200英尺，载重按古柏氏E35号标准设计，并在桥的两端各建造一座长1600英尺的导流堤。这个方案被作为最终决定，并命令立即进行勘测，重新编制预算。但邓工程师仍然主张分建两桥，并向交通部提出了自己的意见。8月22日，交通部回复仍按照合建一桥的方案重新估算预算，不得仅凭猜测提出异议。如果之前确定的大纲确实有需要修改的地方，也应根据勘测结果提出意见并办理，同时催促尽快测量改桥路线。
在此之前，已经在6月间开始勘测合建一桥的地点，并编制了改线的估算单。8月28日上报审核后，9月23日交通部下令按照原计划的分建两桥估算单90多万元的预算，按照交通部提出的合建一桥方案可以节省27万余元。因此决定按照交通部的方案执行。这就是清孟支线勘测过程中反复选择建桥地点和改变路线的大概情况。从1920年12月24日开始到1925年9月下旬结束，历经多次波折和变更，清孟一段的路线和建桥地点才最终确定下来。这确实是一段值得记录的历史。
清孟支线从清化东关到孟县城西关，距离仅44公里。沿途测量稍微费周折的地方只有东端与道清线的连接起点以及经过丹河和沁河建桥的位置。其余部分都非常平坦，没有困难。然而，测量工作前后历时58个月，其中包括了建设时期。造成延误的主要原因之一是借款公司无法顺利销售债券，因此无法垫付资金，导致事情一再拖延。此外，总工程师邓艺伟在承担建桥责任方面存在问题，多次往返选择地点，耗费了大量时间。而且，由于邓总工程师请假回国，福公司以此为借口停止拨付垫款数月之久，导致各项工作停滞不前。这些障碍在其他铁路建设中是非常罕见的，也足以证明借款筑路会受到各种牵制和无形损失。
在民国十三年（1924年）的三月四号，直鲁豫地区的巡阅使吴佩孚，他委托了一个叫做李定邦的副总工程师，去孟县的黄河渡口进行实地测量。李定邦带着团队，从孟县出发，跨过黄河，一直走到了孟津县的地界。他们的目的是要规划建造一座黄河浮桥，以便从陇海铁路的洛阳车站开始修建一条汽车路。
这条汽车路要连接到清化到孟县的线路，然后再转经道清，最终到达道口。而且，他们还有一个更长远的计划，那就是希望将来道清路的东端能够从道口继续延伸，一直连接到津浦铁路的桑梓店站。
这样一来，就可以通过济南，再连接到胶济铁路，最终到达青岛的海港。整个测量工作花了整整两个月的时间，才把黄河的南北两岸都测量完毕。
