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1948年深秋，国民党军黄百韬兵团在碾庄地区陷入困境，迫使蒋介石动用其嫡系精锐部队——黄维所率的第12机械化兵团前去解围。解放军中野、华野并肩作战，经过23天的战斗，在当时淮北市宿怀县双堆集地区歼灭了这支装备精良的国军主力兵团。双堆集战役是淮海战役中最惨烈的一战，我军牺牲3万余人，但歼敌12万余人，缴获大量美式装备，是淮海战役至为关键的一战。
不惜疲劳，兼程前进，中野华野阻击合围
1948年11月6日至8日，黄维兵团分两路从河南确山和驻马店向安徽阜阳、宿县方向前进。毛泽东立即命令刘伯承、邓小平指挥中野赶上它，截住它，阻止其支援徐州。在布满河流、沼泽和烂泥的黄泛区，只靠两条腿赶路的中野官兵硬是赶上了拥有机械化快速优势的国民党军，交手于安徽蒙城。全副美式装备的黄维兵团以飞机、大炮、火焰喷射器开路，以坦克群攻击，在阵地战中占据了绝对优势。在对战场的危机形势进行分析后，11月19日，以刘伯承、陈毅、邓小平的名义向毛泽东连发两电，建议集中中野、华野优势兵力合击黄维。此建议被中央军委采纳，毛泽东随即致电华野火速抽出力量南下同中野会合。
幸运的是，蒋介石此时严令黄维火速疾进以解黄百韬之围，于是黄维并未采纳下属固守蒙城的建议，轻弃蒙城这一战略要地。我军两股力量成功会合，最终于11月25日围敌于双堆集。
黄维兵团不甘坐以待毙，决定乘解放军包围阵地尚未巩固，向固镇方向突围，靠拢李延年、刘汝明兵团。突围中，潜伏的我军地下党员、国军第110师师长廖运周率部起义，打乱了黄维的突击计划，我军大受鼓舞，发起一轮又一轮的攻击。
为保障中野围歼黄维兵团作战，华野官兵组成两大阻击兵团，一路北阻由徐州南犯的邱清泉、孙元良兵团，一路力挡由蚌埠北援的李延年、刘汝明兵团，战场形势十分危急，如果一旦追不上并无法阻挡敌军会合，淮海战役形势将会大变。12月3日，华野在永城附近与敌展开激烈遭遇战，成功阻拦了黄维援军。至此，我军已将黄维兵团团团困住。
灵活作战，殊死拼搏，凭钢铁意志以弱击强
12月5日，总前委首长发布《对黄维作战总攻击命令》，严令各部不惜以最大牺牲保证完成任务。装备短缺、疲劳作战的我军，对阵兵力强大、装备精良的国民党军头等主力兵团，注定是一场艰难的战斗。总攻打响，我军以排山倒海之势向双堆集发起冲击，用血肉之躯和钢铁意志直面国民党军的坦克重炮，双方展开了殊死拼搏。为弥补重型武器不足，中野自制武器“飞雷”，一次能发射出几十公斤的炸药包，在近战中对敌产生了巨大杀伤力。此外，我军巧妙采取沟壕战术，各纵队日夜挖掘战壕，将攻击阵地一直推进到距敌几十米处，并在堑壕内构建完整的进攻阵地。炮火打击后，突击部队跃出战壕直扑敌阵，与敌短兵相接，使敌火力优势难以发挥。我军依靠这些土办法，突破敌火力封锁，不断压缩包围圈。
在黄维兵团的南大门大王庄，双方展开了一场惊天地泣鬼神的鏖战。为牢牢守住战略地位非凡的大王庄，兵团副司令胡琏将其老部队18军的王牌33团派到大王庄。该团被誉为“老虎团”，虽仅3000余人，但个个素质精良，战斗骨干均为经过抗日战争考验的老兵。开局时，华野7纵第57团以仅仅85分钟就拿下大王庄，但立马遭到了激烈的反扑。12月10日拂晓，第12兵团几乎所有的榴弹炮、野炮和山炮齐向大王庄轰击。火力打击后，坦克引导步兵分三路向大王庄猛冲，我军依托地堡迎击，在地堡倒塌后，机枪手将机枪拖至坑道扫射，以猛烈火力打退敌人一次又一次的冲锋。大王庄几乎被夷为平地，双方战斗极其激烈，仅庄前的一个坟场就反复争夺多达12次。
关键时刻，中野6纵46团前来支援。国民党军拼尽全力，先后发动反击达15次之多，但在我顽强的守军面前，始终未能攻克大王庄。经此一战，黄维兵团士气大伤，通往司令部的门户失守，双堆集战役胜负已现。
12月15日，黄维下决心突围逃跑，结果命令下达后，各部队一片混乱，只想争先逃命，预定时间未到，第1师就迫不及待擅自突围，导致企图败露，第12兵团被歼灭，黄维、覃道善、杨伯涛、吴绍周等一大批将领被俘。
人民支前，粮草先行，充足补给支撑战局
人民群众的广泛支前，是我军的真正优势。双堆集战役的胜利离不开宿怀人民的全力支援。
这场鏖战历时23昼夜，双方近40万大军在这一狭长地区角逐，后勤物资补给至关重要。时值隆冬，我军在宿怀人民的支援下衣食充足。正如后来中野总结战役时记述，“战斗时，随处可见的是运粮食、弹药和伤员的群众，是人民群众用小推车和扁担保证了部队的作战”。而国民党军除了苦等空投补给，别无他路。饥饿极大动摇了国民党军心，甚至有国民党军仅仅为了吃个馍就从战壕里投降。在最后的突围中被俘的18军军长杨伯涛回忆，在将他押往后方的路上，他看到了一辆辆满载猪肉去犒劳解放军的大车，而他前不久经过这里时却门户紧闭、死寂无人。
此外，还有部分宿怀人民直接参加了战斗，支前民工常协同解放军开展机动歼敌，打击和歼灭不少敌有生力量。当蚌埠、徐州方向国军前往双堆集驰援时，宿怀人民组织了3000多人的民工队，配合部队展开切断津浦铁路的破路行动，使黄维兵团彻底陷入孤立无援，确保了战役的最终胜利，并最终改写了国共双方在淮海战场乃至整个大局中的命运。