La segunda concesión de este túnel, ubicado entre las provincias de Petorca y Quillota, en la Región de Valparaíso, contempla la construcción, mantención y explotación de las obras que permitan un aumento de capacidad de la ruta y un mejoramiento del estándar de seguridad de la vía actual.

Entre las obras de mejoramiento está considerada la ampliación vertical y modernización de su equipamiento de ventilación, iluminación y los sistemas de gestión de tráfico que controlan la operación del túnel. Asimismo, se estima un mejoramiento de los accesos norte y sur de la concesión actual, con lo que se pretende un aumento de la velocidad de diseño y disminución del tiempo de viaje.

Respecto de la necesidad de aumentar su capacidad vial, para este proceso se consideró la Construcción de un nuevo túnel –aledaño al actual-, con sus respectivos accesos. Además se añadirán galerías de conexión tanto vehicular como peatonal entre ambos túneles.

Para lograr mejorar las condiciones de seguridad y el confort de los usuarios, la relicitación de El Melón considera el cobro electrónico en la plaza de peaje, así como la implementación de teléfonos de emergencia, incorporación de señalización variable y aumento de elementos de señalética vial.

La Concesión Túnel El Melón se emplaza aproximadamente entre los kilómetros 127,54 y 132,73 de la Ruta 5 Norte, con una longitud total aproximada de 5 kilómetros, de los cuales aproximadamente 2.590 metros corresponden propiamente al túnel, y la longitud restante corresponde a los accesos norte y sur a éste.

Este túnel corresponde a la primera obra concesionada del país, y su puesta en servicio se realizó el miércoles 13 de septiembre de 1995, en una ceremonia encabezada por el presidente Eduardo Frei Ruiz-Tagle.