十六兵团原本是3个军，但由于第九十九军一直在蚌埠布防，未归还建制，以后遂改为隶属李延年的第六兵团，所以这时只有四十一军和四十七军两个军。这两个军的前身都是川军，四十一军是川军孙震旧部，四十七军是由川军邓锡侯的旧部四十五军和川军李家钰的旧部四十七军合并而成。所以，虽然孙元良是黄埔一期出身，可是在邱清泉、李弥等人的眼中，十六兵团仍然是属于川军系统的杂牌部队。在杜聿明眼中，也一直把它与蒋家嫡系区别对待。正因为如此，当十六兵团和其他部队从徐州南撤时，孙元良就担心在情况紧急时或者被杜聿明和邱清泉抛弃，或者被杜聿明和邱清泉当作炮灰，于是他和副参谋长熊顺义商量“将在外，君命有所不受”的办法，想尽可能保存自己的实力。12月3日夜，他和熊顺义再次研究了“三十六计，走为上”的具体方案。
就在杜聿明召集几个兵团司令商议对策的12月6日，孙元良兵团奉杜聿明之命，移驻一个叫李石林的村子。可是当孙元良率兵团司令部到李石林时，村子已经被李弥的部队所占据，孙元良的司令部和部队只得停在打麦场上。几经交涉，李弥兵团仍然不肯从李石林撤出去，只给出了几间房子。此事在孙元良心中留下了极为不满的情绪。所以，当天在研究对策时，孙元良坚决主张各自突围，保存自己的力量。而且他一回到部队，就立即布置突围。当他向部下宣布突围决定之后，就下令切断所有电话线路、关闭电台，因为他怕杜聿明变卦，或发来什么新的命令。孙元良向十六兵团所布置的突围出去之后到达的方向，在十六兵团将领的回忆录中有两种说法，一种说法是到阜阳集中，一种说法是先到潢川、信阳，再到武汉。但是，从孙元良当时的种种做法来看，很可能应当是后者，因为他当时既怕被解放军消灭，也怕为国民党军队的嫡系垫背，他应当想尽可能靠近四川，方能保全自己。
12月6日下午8时，孙元良兵团向西北方向突围。在突围前，孙元良下令将所有炮弹全部打光，然后将重炮和各种车辆全部炸毁。他的这一行动，让杜聿明和邱清泉都知道了他要突围，加之所有通信又联系不上，气得邱清泉向第二兵团下令：凡是发现十六兵团的人要从二兵团的阵地上通过，一律杀无赦！
孙元良突围时，他是跟着全兵团装备最好的四十七军一二五师（该师有战车营）行动。由于这天晚上一片漆黑，一点月光也没有，突围一开始就很混乱。很快，突围企图就被包围线上的解放军发现，立即受到强大的阻击。一些部队在夜色中跑到了邱清泉二兵团防区，又受到二兵团的猛烈射击，结果更是混乱。最后孙元良兵团的散兵一万多人都当了解放军的俘虏，还有几千人无法突围，只好退了回去，被杜聿明集团的各个部队临时收容之后，暂时编为一个师，交七十二军代管。在这一万多俘虏之中，包括四十一军军长胡临聪、副军长陈远湘，四十七军军长汪匣锋、副军长李家英。突围中兵团参谋长张益熙则被击毙。只有狡猾的孙元良得以逃脱，他是躺在死尸堆中装死，待周围平静之后爬了出来，逃到一户农民家中，用钱换了一套农民服装，再混进难民队伍，逃出了包围圈。
在杜聿明集团的3个兵团中，孙元良的十六兵团就这样完蛋了。
杜聿明和邱清泉这时已经别无他路，只能是想方设法冲出包围，向南开进，争取与同样处于包围之中的黄维兵团会合，会合以后再作下一步打算。要向南开进，就必须冲开南边的包围圈，打得最激烈的战场是鲁楼。
鲁楼是一个不大的村庄，位于包围圈的正南方，它的西北方是陈官庄，东北方是青龙集，一条叫王引河的小河从村边流过，这里，是杜聿明集团大部队向南开进的必经之路。从12月4日开始，邱清泉兵团的七十军和七十四军就在这个方向进行进攻，妄图通过鲁楼向铁佛寺前进，一直未取得实质性的进展。但是，仗越打就越显得这个地区的重要。所以，粟裕对这个地区给予了极大的重视，他说：“守住了鲁楼，就等于堵住了王引河的口子。”为此他命令坚守在鲁楼的华野十纵必须守住鲁楼。为了增加十纵的火力，粟裕特地把华野特纵的重炮调到了十纵的阵地上。
十纵指战员在宋时轮司令员的指挥下，在鲁楼一线修筑了较为完整的工事，针对邱清泉兵团重火器较多的特点，十纵特地在战壕的两侧修筑了大量的防炮洞。这种防炮洞，对于减少敌人的炮轰和飞机轰炸给我军造成的损失，起到了明显的作用。
从12月4日到12日，邱清泉兵团向鲁楼（包括鲁楼东边的豆凹、西边的穆楼和南边的李楼）展开了一次又一次进攻，每次进攻都有飞机支援轰炸，都用坦克打头阵，我十纵二十九师在师长肖锋的率领下，用成捆手榴弹和炸药包炸敌人的坦克履带，用迫击炮和当时还不多的火箭筒对坦克抵近射击，用自己拿手的近战、肉搏战和敌人拼，一次又一次将敌人挡在阵地前面。我二十九师有的连队打得全连只剩下几个人，也仍然坚守在阵地上。邱清泉先用七十军冲，再用七十二军冲，最后调上了国民党军队的王牌第五军冲，还专门让二兵团七十军九十六师的师长、二兵团中最出名的不怕死的战将邓军林到侧面进行助攻，鲁楼这个原有72户人家的村子完全打成了一片废墟。12日这天，敌人用了几十架飞机进行狂轰滥炸，然后以整连为单位进行反复冲锋。为了减少损失，华野司令部命令十纵二十九师撤离鲁楼，由鲁中南纵队的四十七师在铁佛寺、四十六师在大小刘庄的第二线继续阻击敌人。
为了表彰十纵在鲁楼阻击敌人所取得的巨大胜利，粟裕和谭震林特地给十纵颁发了嘉奖令，嘉奖他们“贯彻了这种坚决顽强、英勇奋斗的战斗作风，给予妄图南逃的杜聿明、邱清泉之七十军以连续迎头痛击，毙伤敌数千以上，确保了鲁楼、李楼阵地，对于完成全歼杜聿明集团的任务，起了重大作用”。
鲁楼的南边，是郭楼和李楼。我军虽然撤出了鲁楼，邱清泉还得在郭楼和李楼的阵地上和我军争夺。
守卫郭楼的，是我华野二纵的六师。当华野司令部命令十纵二十九师撤出鲁楼之时，二纵六师就受命担任了在正面阻击敌人的任务。粟裕特地给六师师长吴华友打电话：“你们的阵地一定要寸土必争，不准后退一步！”
由于郭楼原来处于阻击线上的第二线，所以各种工事的构筑要比鲁楼更为完整和合理，在敌人进攻方向的防御阵地上不仅有纵深的战壕和火力点，有3层鹿砦，还有防坦克壕，在几个小村庄之间，都有交通壕相连，每个村庄都建成了环形阵地。在郭楼阵地上，六师的3个团、100多门迫击炮全部摆上，火力是有主有次，有正有侧。在阵地的后面，有特纵的两个炮兵营和二纵的炮兵团进行火力支援。在后勤保障上，我军有从敌人手中缴获的30多辆汽车昼夜奔驶，从徐州源源不断地运来各种弹药。此外，二纵司令员滕海清把二纵的四师就放在后面，作为六师的预备队。
邱清泉仍然是让七十军担任主攻，让他的得力战将邓军林在一线冲击。从12日到16日，七十军用了一切办法，邓军林本人坐在坦克中带头发动冲锋，最后也只是攻下了郭楼旁边的李楼，他们始终冲不过郭楼的阻击阵地。
根据邱清泉兵团参谋长李汉萍的回忆，邱清泉在向南突围时，的确是把一切办法都想尽了，做了最大努力。在打得最紧张时，连后事都详细做了交代，决定如果邱被打死了，二兵团就由七十军军长高吉人指挥，高吉人被打死了，就由二兵团副司令官舒存指挥。可是，无论如何拼命，在从12月4日到15日的进攻中，总共前进还不到两三公里。
12月16日以后，邱清泉再也没有办法冲过南边的阻击线，杜聿明妄图突破包围圈的企图已经失去了任何可能性，只能在包围圈中困守。加之12月16日这一天，黄维兵团已经在双堆集全军覆没，杜聿明集团也没有了再行向南进攻的意义。现在摆在杜聿明面前的现实问题，已经不是要不要去援救黄维的问题，而是有没有人来援救他们自己的问题。
