Der in Nutzung befindliche Viadukt stellte für den 6-spurigen Ausbau der A 4 zwischen den Anschlussstellen 69 (Chemnitz-Mitte) und 70 (Chemnitz-Glösa) ein Problem dar, da die Unterführung nicht rechtwinklig erfolgt und die Bogenspannweite nicht ausreichend war. Unter Aufrechterhaltung des Kfz-Verkehrs wurden von 2000 bis 2002 die unteren Teile dreier Pfeiler entfernt und gegen zwei verbreiterte Durchfahrten ersetzt, die Platz für jeweils drei Spuren und eine Standspur bieten. Die Arbeiten begannen 1999 mit Verstärkung der Brücke und dem Anbringen von über 400 Messsensoren. Beides wurde 2003 nach Fertigstellung des Betonunterbaus entfernt.
Im Frühjahr 2009 hat man begonnen, die Brückenkrone des Richtungsgleises Burgstädt zu erneuern. Der Betrieb blieb bis auf kurze Unterbrechungen auf dem zweiten Gleis bestehen. Die Brückenkrone wurde komplett zurückgebaut und durch einen modernen Betonunterbau ersetzt. Bis September 2009 wurde das erste Gleis erneuert, danach führte man die Instandsetzung des zweiten Gleises durch. Die Sanierung der Brücke wurde Ende 2010 abgeschlossen.[1]
Karl-Heinz Reintjes: Planung der Unterfangungsarbeiten des Eisenbahnviaduktes über die A4 bei Chemnitz In: Technische Universität Dresden, Fakultät Bauingenieurwesen, Lehrstuhl für Massivbau und „Freunde des Bauingenieurwesens der Technischen Universität Dresden e.V.“: Beiträge zum 8. Dresdner Brückenbausymposium. 12. März 1998. Verein „Freunde des Bauingenieurwesens der Technischen Universität Dresden“, Dresden 1998, S. 157–166, OCLC76675777.
DEGES: A 4 - Umbau des Bahrebachmühlenviadukts auf YouTube, 10. Januar 2024 (Aus dem Archiv: Dieser Film aus dem Jahr 2003 dokumentiert eine der spektakulärsten Aufgaben im Zuge der Verkehrsprojekte Deutsche Einheit. Für die Erweiterung der A 4 auf sechs Fahrstreifen musste das 1872 in Betrieb genommene Bahrebachmühlenviadukt bei Chemnitz umgebaut werden.).
285 HVLE in Chemnitz auf YouTube, 9. März 2008 (BR 285 der HVLE mit Gipszug aus dem HKW Chemnitz Richtung Leipzig. Der Zug passiert gerade die A4 auf dem Bahrebachviadukt.).