1874年12月，丁宝桢首先奏请朝廷，把自己的老部下、湖北候补道张荫桓调来山东，具体负责炮台修建工作。张荫桓是广东人，熟悉洋务，特别是在炮台修建方面，“常与西人讲求，闻见极多”，有较为丰富的知识和经验。张荫桓到任后，丁宝桢立即派他前往烟台，会同登莱青道龚易图和统帅师船侯补道李宗岱，对沿海各处进行实地考察，提出炮台修建的具体方案。
张荫桓等建议，山东应重点在烟台、威海、登州3处设防，并优先加强登州防务。至于烟台海防，“于通伸冈设大座防营，驻兵三千人以固后路”；在烟台山下、八蜡庙、芝罘岛之西的海面上各设一座“浮铁炮台”；在芝罘东首修筑一座“砂土曲折炮台”。
丁宝桢对张荫桓的方案基本赞同，唯独对有关烟台的部分提出了不同意见，他认为，优先加强登州防务的观点过于“狭隘”，“此时办防应注重北洋，兼顾东省”，如果从北洋全局出发，就应该优先考虑烟台防务而不是登州。他主张，在烟台通伸冈“先筑一圩，沿墙置炮，中屯陆师，圩中设望楼，安放走轮大炮”。丁宝桢所说的“圩”，实际就是一座可以屯兵的城堡。由于“浮铁炮台”当时还是一种新式武器，中国无力制造，需向国外购买，而国外也十分紧缺，难以保证及时购到。所以，丁宝桢没有采纳张荫桓设“浮铁炮台”的意见，而是计划在八蜡庙“筑一圆式炮台”。在芝罘山东庄“建曲折炮台一座”，以与通伸冈炮台互相应援。
当时。山东属于北洋的管辖范围，所有海防建设统由直隶总督兼北洋大臣李鸿章督办。丁宝桢曾派张荫桓到天津向李鸿章通报有关计划，并请求支持。以后，丁、李两人又就修建炮台的具体细节互通书信商讨。
丁宝桢优先加强烟台防务的意见，得到了李鸿章的肯定。他在写给丁宝桢的信中说：“烟台、威海、登州择地次第筑台，尤以烟台为最先重要。”丁宝桢向李鸿章了解炮台的修筑方法，李鸿章回信说，不仅中国各处修建的炮台式样互异。西洋各国修建的炮台也各有不同，但他们“大都以沙土修筑台基，外面及顶上厚筑三合土”，这样，炮台才可以耐久。他答应将天津新城刚修建的西式三合土炮台图纸和新近搜集到的普鲁士炮台模型，送给丁宝桢作为参考。
为了保证炮台修筑成功，李鸿章曾建议聘请外国技术人员来主持烟台炮台的修建工作。丁宝桢却不以为然，他仍然坚持由中国人负责修筑。1875年光绪元年年初，按照丁宝桢的总体规划，在张荫桓的具体主持下，通伸冈工程开工建设。丁宝桢随后到烟台校阅水师，视察了刚刚建设的通伸冈炮台。丁宝桢在给朝廷的奏折中。详细介绍了通伸冈炮台的整体情况。
丁宝桢在奏折中说，圩子沿山而建，高一丈二尺，宽一丈六尺，底部厚为二丈一尺。周长为二百九十五丈，在上面又修建了护墙、枪墙。用于屏蔽。圩子南面设营门一座，门外又加了一层外圩。圩子东面建三座小护台，以备接应联络。圩中建有6座炮台：东北、东南方向各建一座双层圆形炮台；西南、西北方向各建一座露天炮台；正西方向建护墙小炮台2座。其中，东北的双层圆形炮台主要负责防守海口，东南、西南的2座炮台主要负责防守后路，西北的炮台则主要防守沙堤和芝罘陆路，“布置可谓严密”。
东北、东南的两座圆形炮台，可以说是通伸冈炮台的主炮台。分为上下两层，上层露天，用于安装大炮。下层设有火炮射击，还有弹药库房、士兵住所等，上面是一层盖子，称为“太平盖”，镶嵌有铁板保护。丁宝桢认为，这两座炮台的筑造方法，“已与西法无异”。而其他工程，也都“讲求新式，具合事机”，令他非常满意。
通伸冈炮台在建设过程中，“一切工程，悉用三合土筑造”。只有在建造东北角的一座用于了望的望楼时，才“兼用砖石”所谓三合土，是一种俗称，并没有准确的定义。有的说是沙土加上一定比例的石灰搅拌后，进行夯筑，由一尺夯至二寸；也有的说是将石灰、糯米汁、蛤灰、牛毛等与土搅拌，然后夯筑，由四寸夯至八分。时人称，这种三合土坚硬程度超过铁石，即使拿斧子用力砍凿，也很难整块砍下。所以这一时期修建的仿西式炮台大都采用三合土。
丁宝桢在视察了通伸冈后，感到炮台整体还有需要进一步完备的地方。他认为应该在圩子北面二里许的垛山山腰，再建一座炮台，以便与圩子形成犄角之势；同时，还要在圩子东面土埂弯曲之处，另建一座碉堡式小炮台。在进行了实地勘察后，丁宝桢要求张荫桓等抓紧时间购地，增修这两座炮台。
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