2021年,“碳达峰和碳中和”目标先后被写入《政府工作报告》和《国民经济和社会发展第十四个五年规划2035年远景目标纲要》中,成为国策。2022年初,山西省政府工作报告中提出,有序推进碳达峰和碳中和工作,落实碳达峰行动方案,推动能源革命。在双碳背景下,我国的能源产业正加速转型升级与调整,山西省作为一个能源大省,在煤炭领域占据着重要的位置,每年火电厂都会产生大量的粉煤灰,其中60%的粉煤灰无法利用而堆放在土地中,这不仅制约电力工业的发展,还占用大量的土地,并造成环境污染等问题。为响应国家“双碳”政策,火电厂采用了循环流化床（Circulating Fluidized Bed,CFB）工艺,此工艺可高效脱硫、低氮排放,能够减少空气污染,但是其排放的CFB粉煤灰有害成分较多不能直接进行应用,成为了制约当地环境与发展的一个难题。基于这一难题,本文对CFB粉煤灰展开利用研究,课题来自于山西省交通运输厅交通建设科技项目“CFB粉煤灰在公路路基工程中的应用研究”,依托国道307汾阳市过境改线工程,对汾阳市国峰煤电有限公司提供的平遥、朔州与柳林三个地区的CFB粉煤灰进行物理与化学性质研究、力学性能研究、回填路基的有限元模拟分析,最后,根据相关研究结论提出了CFB粉煤灰的路基填筑施工技术和工艺流程。首先,对平遥、朔州和柳林三个地区的CFB粉煤灰开展物理和化学试验,分析其颗粒粒径、液塑限、微观形貌等物理特性,研究得出:CFB粉煤灰颗粒粒径分布在0.045～5mm之间,塑性指数在15.5～17.9之间,颗粒分布多为散状,排列疏松;研究其化学成分、矿物组成、火山灰活性等化学特性,研究得出:CFB粉煤灰原渣含硫量较高,需要通过旋风分离器分离出≥0.5mm的粗渣与＜0.5mm的细渣,分离后的粗渣满足含硫量规定,同时也满足其它方面的规定,初步判断CFB粉煤灰粗渣可以用于高速公路路基填筑。其次,对分离出的CFB粉煤灰粗渣做进一步的力学性能试验,分析其击实后的最大干密度和最优含水量、压缩性能、剪切强度、承载比、渗透性等工程特性,研究得出:CFB粉煤灰粗渣的最优含水量相较于黏性土偏大,压缩性能良好,承载比CBR值大于30%,渗透性较好,满足路基工程防渗要求,认为CFB粉煤灰粗渣的工程特性满足现行路基规范的技术要求,可以作为路基填料。再次,将CFB粉煤灰粗渣应用于实际工程中,依托国道307汾阳市过境改线工程,通过ABAQUS模拟研究,分析其边坡稳定性、应力状态与沉降变形,研究得出:CFB粉煤灰粗渣路基边坡失稳破坏时为一近似的圆弧面,稳定安全系数大于1.2,满足稳定性要求;CFB粉煤灰粗渣路基自重轻,压缩性小,无论是竖直应力还是水平应力都较小,不会发生剪切破坏;在自重荷载作用下,路基的竖直位移和水平位移在16mm之内,满足路基规范技术要求。最后,根据试验研究结论与模拟分析结论,对CFB粉煤灰粗渣进行路基填筑,得出CFB粉煤灰粗渣填筑的施工工艺流程:材料检验→测量放线→地表清除→基底碾压→CFB粉煤灰粗渣运输→自卸车备样→铲车摊铺→平地机整型→初压→平地机精平→压路机碾压→下一层填筑→路基修整→竣工验收→日常养护。同时,要确保CFB粉煤灰粗渣的颗粒粒径、烧失重、SO3含量、CBR、含水量、压实度、虚铺厚度、包边土宽度等施工技术控制指标满足要求。本文研究成果可指导类似路基设计和施工,为CFB粉煤灰在路基填筑的应用提供技术支撑,不仅具有广泛的工程应用前景,还积极响应了国家双碳政策与山西能源产业革命,支撑了我国交通强国战略与环保策略,具有很好的经济效益、社会效益和环境效益。