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2012年6月，西安地铁4号线试验段（[[五路口站]]至大唐芙蓉园站）开工建设。
2014年5月，西安地铁4号线全线开工建设；同年6月27日，西安地铁4号线首台[[盾构机]]“开拓31号”盾构机从[[西安建筑科技大学|建筑科技大学]]·李家村站始发 <ref>[https://www.sohu.com/a/63131023_160913 西安地铁四号线李家村至五路口区间左线盾构贯通]，搜狐，2016-03-12 </ref> 。
2016年3月12日，西安地铁4号线李家村至五路口站区间左线盾构区间实现贯通，标志着西安地铁4号线首段盾构区间实现贯通；同年5月21日，西安地铁4号线李家村至五路口站右线盾构区间实现贯通，标志着西安地铁4号线首段盾构区间实现双线贯通；同年12月30日，西安地铁4号线航天东路至[[神舟大道站]]区间开始铺轨，标志着西安地铁4号线正式进入铺轨阶段。
2、西安地铁4号线是中国国内城市轨道交通中首次不进行地表处理、长距离（6千米）穿越大厚度自重湿陷性黄土区段的线路，也是中国国内首条先后13次成功穿越11条地裂缝的线路，是穿越地裂缝次数最多的线路。
3、西安地铁4号线攻克了湿陷性黄土地层、轨道无加固条件下下穿运营国铁车站这一世界级[[地铁]]施工难题 <ref>[https://www.sohu.com/a/284630536_194307 终于等到你！西安地铁四号线今日正式开通运营！]，搜狐，2018-12-26</ref> 。
4、西安地铁4号线首次在饱和软黄土地层中采用大断面矿山法穿越[[陇海铁路]]西安站道岔“咽喉区”，解决了地质复杂、沉降控制要求高、工期紧、对既有线铁路运营影响风险高的重大施工[[技术]]难题。