本計畫中最長的山岳隧道，全長5.3公里，行經卑南山礫岩層，是台灣少見的純礫岩隧道。山里隧道工程採直接進洞方式開挖，於卑南溪架設河床便道，並搭配管冪等輔助工法，以先撐後挖之方式，分階施工克服破碎地形。便道曾因溪水暴漲而被沖毀，後改以鋼棧橋形式，重新架設便道，並增設2個施工橫坑，包含南北洞口共6個工作面進行施工。【圖/山里隧道於2013年8月28日當晚凌晨進行歷史性的軌道切換作業。】