西漢高速公路北起户縣澇峪口，接已建成通車的西安至户縣高速公路，跨越西安、安康、漢中3市9縣（區），至於勉縣黃家營（元墩），連接已經通車的勉縣至寧強高速公路。
主線全長255.023km，概算總投資138.78億元，建設工期5年，另按二級公路標準建設連接線長43.94km，總佔地19417畝。全線共有橋樑411座，單幅總長114157延米，其中特大橋62座，連續剛構橋3座隧道130座，單洞總長110696延米，其中特長隧道12座，長隧道14座全線設互通式立交13處，分離式立交20處，服務區5處。採用雙向四車道高速公路標準建設，設計時速60－100 km／h，路基寬度20－26m，全封閉，全立交。路線橋隧相連總長佔總里程的66%。
在西安至漢中高速公路的建設中，為了在穿越秦嶺過程中，有效地保護好這座“地質博物館”和“國家公園”，建設單位儘量保持山體原貌，減少開挖。西漢高速公路全線有130座隧道，260個隧道口，而開挖的總面積僅相當於7個足球場大小。
在西漢高速公路上駕車行駛，闖進視線裏的，滿眼都是鬱鬱葱葱的綠色，很少能看到由於大規模施工後，對山體造成的難以恢復的損傷。在西漢高速公路修建過程中，為了有效地保護秦嶺生態環境，建設單位在施工中，採用山外橋樑預製再運進山裏的措施，避免了山體大面積開挖，同時隧道掘進採用了在洞口上方設置截水溝、排水溝，減少洪水的沖刷，另外對洞門圍巖進行鉚固處理，再進行植草種樹，保持坡面原始狀態。據瞭解，全線130座隧道260個洞門，開挖面積僅與7個足球場相當，共減少開挖土方20萬方，少砍伐樹木5萬棵，增加綠化3萬平方米。
為了全面帶動沿線各區縣的社會、經濟發展，西漢高速公路在建設中，全線還按二級公路標準建設連接線長43.94公里，僅此總投資就達4.69億元。
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