Когда пришло время установки колонн, чувство изумления и восхищения испытали все очевидцы происходящего события.
Первая колонна была установлена 20 марта 1828 года. Под ее основание заложили платиновую медаль с изображением Александра I. При этом присутствовали царская семья, иностранные гости, много архитекторов, прибывших специально на торжество. Площадь и крыши ближайших домов были заполнены людьми.
Выгрузка колонн на набережной Невы. Литография с рисунка О. Монферрана.
Для подъема колонн были построены специальные леса, состоящие из трех высоких пролетов, образованных четырьмя рядами вертикальных стоек, перекрытых сверху балками. По сторонам установили 16 чугунных воротов с рычагами (кабестанов). На каждом из них работали по восемь человек. Колонну, обшитую войлоком и циновками, обвязанную корабельным канатом, вкатывали в один из пролетов, а концы канатов через систему блоков закрепляли на кабестанах, и рабочие, вращая их, устанавливали монолит в вертикальное положение. Колонну весом 114 тонн и высотой 17 метров поднимали и устанавливали на место за 45 минут.
Установка колонн. Литография с рисунка О. Монферрана.
Монферран с гордостью отмечал, «что деревянная конструкция лесов… столь совершенна, что при всех сорока восьми установках колонн ни разу не было слышно даже простого скрипа». Все было выверено и рассчитано необыкновенно точно, ибо малейшая ошибка могла нарушить весь ход работы и вызвать катастрофические разрушения на строительстве.
Изображения установки колонн были сделаны Монферраном, который впоследствии издал альбом литографий, последовательно рассказывающих о различных этапах строительства собора.
Решение соорудить каменные портики до возведения стен явилось неожиданным и даже противоречащим правилам архитектуры. Это нарушение законов строительной техники было сделано из-за особых трудностей самого процесса установки колонн.
К осени 1830 года жители Петербурга уже могли видеть на строительной площадке четыре колоссальных портика и алтарную часть старой ринальдиевской церкви с внутренней мраморной отделкой.
Начались работы по возведению стен и опорных пилонов. Сначала тщательно готовили известковый раствор. В специальные кадки попеременно сыпали просеянные и слегка смоченные водой известь и песок так, чтобы один слой ложился на другой, Состав выдерживали трое суток и только после этого употребляли в дело. Кладка была кирпичной, а для большей прочности применяли гранитные прокладки. Стены делали толщиной от 2,5 до 5 метров, и вместе с мраморной облицовкой она в 4 раза превышала обычную толщину стен гражданских сооружений.
Рабочие у кабестанов. Литография с рисунка О. Монферрана.
Наружная мраморная облицовка толщиной 50 - 60 сантиметров и внутренняя толщиной 15 - 20 сантиметров выполнялась одновременно с кирпичной кладкой стен и связывалась с ней железными крючьями (пиронами), вставленными в специально высверленные отверстия.
Для укрепления конструкций здания в кирпичную кладку ввели большое количество железных связей различного профиля. Все металлические крепления и детали ковали вручную. Кузнецами были изготовлены металлические конструкции различных профилей. Из кованого железа были выполнены стропила для кровли, конструкции металлического купола и другие детали. Внутри южной и северной стен устроили галереи, обеспечивавшие вентиляцию и способствовавшие скорейшей просушке. Над галереями аттика сделали световые галереи, предназначенные для естественного освещения.
В 1836 году было завершено возведение стен и пилонов и началось сооружение перекрытий. Кирпичные своды здания толщиной от 1,1 до 1,25 метра опираются на шесть пилонов. Кроме кирпичных конструктивных, были сделаны внутренние декоративные своды, представлявшие собой железный каркас, покрытый металлической сеткой и облицованный искусственным мрамором. Они не имеют конструктивного назначения и служат только для декоративного оформления перекрытий собора. Между декоративными и основными сводами было оставлено пространство высотой 30 сантиметров. Такое двойное сводчатое перекрытие являлось характерной особенностью собора, не встречавшейся в других церковных сооружениях не только в России, но и в Западной Европе.
Модель лесов для подъема и установки колонн.
В 1837 году было закончено возведение основания купола и началась установка верхних колонн. Двадцать четыре колонны были подняты наверх по наклонному настилу на специальных тележках при помощи оригинальных подъемных механизмов.