Trafikken på linjen mellom Solberg-Fjell økte mot slutten av 30-tallet. For å kunne øke togtettheten og øke hastigheten, ble flere prosjekter gjennomført. Den første og mest synlige var innkjøpet av Dovregubbe-lokomotivene. Med nye og raskere lokomotiver gikk kjøretiden ned, men det var fortsatt en del som kunne gjøres. Et av de største problemene var strekningen fra Lykketuft point til inngangen av Evje-dalen. Fra Lykketuft gikk banen inn i Fløyelsjuvet, gjennom dette, inn øverst i Evje-dalen. Banen var kurverik med sterke stigninger. Den var også plaget med steinsprang og store snøproblemer på vinteren. Største hastighet på denne 13 km lange strekningen var 20 km/t. Linjen måtte også visiteres før hver togavgang, og på vinterstid hadde et helt snøryddingslag sin arbeidsplass på denne korte strekningen.
I 1938 kom det fram en plan som ville erstatte denne strekningen med en 6.2 km lang tunnel. Innsparingene på personell- og materiellsiden var store nok til at prosjektet ble påbegynt. I september 1939 startet byggingen. På grunn av krigen stanset arbeidet opp i 1941, og tunnelen ble brukt som bomberom for tyskernes militære base utenfor Solberg.
Etter krigen var det ikke økonomisk eller praktisk mulig å gjenoppta tunnelbyggingen. Først i 1956 startet prosjektet opp igjen, sammen med planleggingen av elektrifiseringen av Solberg-Fjell. Tunnelprofilet ble utvidet, og aksellasten ble øket til 18 tonn på strekningen og 20 tonn i tunnelen. 18 tonn ble satt som grense, slik at de nye El 13 lokomotivene under bestilling kunne brukes på banen.
Gjennomslag i tunnelen skjedde i november 1962, men tunnelen ble ikke tatt i bruk før i 1965, sammen med elektrifiseringen av banen.
Den gamle strekningen ble den første kilometeren bevart som sidespor, mens resten ble tatt opp og brukt som bilvei.