15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 69 Ökologische Aspekte in der Ausschreibung und Ausführung einer innerstädtischen Baugrube in Basel - 22 m tiefe Baugrube mit nur einer Sprießdecke Konrad Westermann Gruner AG, Basel, Schweiz Davide Tarchini Gruner AG, Basel, Schweiz Laurent Pitteloud Gruner AG, Basel, Schweiz Zusammenfassung Für den Neubau eines Forschungshochhaus wurde eine 70-m lange, 35-m breite und 22-m tiefe Baugrube in Basel erstellt. Die Baugrube liegt im innerstädtischen Bereich, inmitten des Industrie- und Forschungsareals eines Pharmakonzerns mit sensibler Nachbarbebauung (angrenzend an das mit 205-m höchste Gebäude der Schweiz). Zur Sicherung gegen den Erddruck und den bis zu 9-m hohen Wasserdruck im stark durchlässigen Baugrund wurde nur eine Zwischenabstützung in Form einer Sprießdecke ausgeführt. Dies sowohl auf Wunsch einer ankerfreien Baugrube des Bauherrn als auch im Sinne einer Optimierung der Planung. Bei diesem Projekt wurde sowohl in der Planung als auch in der Ausschreibung eine Optimierung der Ökobilanz der Baumaßnahme angestrebt. So wurden die maßgebenden Einflussfaktoren auf den CO 2 -Fußabdruck der Bauteile identifiziert und gezielte Produkte bzw. Maßnahmen ausgeschrieben, um eine Reduktion des CO 2 -Fußabrucks zu erreichen. In der Ausführung konnten die ausgeschriebenen Maßnahmen zur Reduktion der CO 2 -Emissionen nur teilweise umgesetzt werden. Damit ist ein erhebliches Potential zur CO 2 -Einsparung nicht genutzt worden. Der Endaushub der Baugrube konnte im Juni 2025 erreicht und der Hochbau begonnen werden. 1. Allgemeines 1.1 Projektübersicht Für den Neubau eines hochmodernen Forschungshochhauses wurde im Stadtgebiet von Basel eine Baugrube mit 70-m Länge, 35-m Breite und 22-m Tiefe ausgehoben. Der Standort befindet sich im innerstädtischen Bereich und ist in das Industrie- und Forschungsareal eines internationalen Pharmaunternehmens eingebettet (siehe Abb. 1). Abb. 1: Ausblick auf die zukünftige Entwicklung des Projekts Bau 12 70 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Ökologische Aspekte in der Ausschreibung und Ausführung einer innerstädtischen Baugrube in Basel - 22 m tiefe Baugrube mit nur einer Sprießdecke 1.2 Baugrube und Gründung Das Baugrubenkonzept sieht den Einsatz einer überschnittenen Bohrpfahlwand vor, welche durch eine horizontal verlaufende, 1-m dicke aussteifende Decke (im Folgenden als „Sprießdecke“ bezeichnet) gestützt wird. Die Gründung des neuen Gebäudes erfolgt flach über eine 2-m dicke Bodenplatte. Die Bauwerkslasten werden dabei unmittelbar in den tragfähigen Untergrund (Molasse) eingeleitet. Eine schematische Darstellung der Baugrube aus dem 3D-Modell ist in Abb. 2 dargestellt. Abb. 2: Ansicht der Baugrube von Bau 12 aus dem BIM-Modell mit den zugehörigen Bauteilen der Baugrubensicherung und der Gründung 1.3 Instrumente zur Bewertung der Ökobilanz Um die Ökobilanz dieses Projekts analysieren und quantifizieren zu können, wurde auf die derzeit auf dem Schweizer Markt verfügbaren Hilfsmittel und Werkzeuge zur Ökobilanzierung zurückgegriffen. Für die ökologische Bewertung dieses Projekts wurden die KBOB-Tabellen [2] sowie der zugehörige Ökobilanzrechner für Betonsorten verwendet [3], da diese frei verfügbar und schweizweit anerkannt sind. Da gerade im Bereich Spezialtief bau die Datengrundlage der KBOB-Tabellen [2] gering bzw. teilweise nicht vorhanden ist, werden auch weitere Quellen für die Abschätzung des ökologischen Fußabdrucks herangezogen (z. B. Angaben von Lieferanten zum ökologischen Fußabdruck der Baumaterialien). Dabei sei angemerkt, dass Werte aus unterschiedlichen Quellen nicht eins zu eins miteinander vergleichbar sind, da unterschiedliche Grundsätze der Ökobilanzierung (z. B. bei der Systemgrenze oder Wiederverwertung) bei ihrer Ermittlung verwendet werden. Die im Folgenden angegebenen Zahlenwerte der Ökobilanz des Projekts sind daher nicht als präzise Werte zu verstehen, sondern sollen eine vergleichende Bewertung ermöglichen. Eine exakte Ermittlung ist nicht praxisnah und übersteigt die Kompetenz der Autoren bei Weitem. Auf Basis der Dokumentation des EFFC Carbon Calculators [4] zeigt sich, dass durch die Emissionen der primären Baustoffe im Spezialtief bau bereits der Großteil (ca. 90 %) der Gesamtemissionen abgedeckt wird. Primäre Baustoffe umfassen im Spezialtief bau die zentralen, volumenbestimmenden Baumaterialien wie Beton und Stahl, deren Herstellung den größten Anteil an den Umweltauswirkungen verursacht. Daher wird diese Vereinfachung - nur Emissionen der Baustoffe zu berücksichtigen - als ausreichend genau angenommen. 2. Optimierung in der Planung 2.1 Baugrubensicherung Durch die Optimierung des Baugrubenkonzepts in der Planungsphase von Bau 12 konnte auf zwei Ankerlagen verzichtet werden. Dies führte zu einer erheblichen Vereinfachung der Baugrubensicherung sowie zu einer signifikanten Reduktion der Baukosten. Zur Validierung und präziseren Bestimmung der maßgebenden Bodenparameter des anstehenden Niederterrassenschotters wurden zusätzlich großmaßstäbliche Laborversuche (Großtriaxialversuche) durchgeführt. Als Ergebnis der Großtriaxialversuche konnte der effektive Reibungswinkel des Niederterrassenschotters von ursprünglich 38° auf 45° erhöht werden. Diese signifikante Verbesserung der geotechnischen Parameter hatte unmittelbare Auswirkungen auf die Baugrubensicherung. Ein Nachteil des Verzichts auf Rückverankerungen war der erhöhte Bewehrungsbedarf in den Bohrpfahlwänden. Zur Gewährleistung der Standsicherheit wurden die Sekundärpfähle mit einer massiven Bewehrung von 20 x Ø 40-mm ausgeführt. Die Primärpfähle wurden zusätzlich mit Stahlprofilen aus HEB 500-Trägern verstärkt. Tab. 1 zeigt, dass sich dies in der Ökobilanz durch eine Erhöhung der Treibhausgasemissionen um 146,7-t-CO 2 eq niederschlägt. Die Differenz zwischen den zusätzlichen Kosten und den Einsparungen führt schlussendlich zu einer Einsparung von 36-t-CO 2 -eq. 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 71 Ökologische Aspekte in der Ausschreibung und Ausführung einer innerstädtischen Baugrube in Basel - 22 m tiefe Baugrube mit nur einer Sprießdecke Tab. 1: Auswirkungen der Optimierung der Planung der Baugrubenumschließung auf die Ökobilanz (Grün: Einsparungen, Rot: Mehraufwendungen) Bauteil Ausmaß CO 2 -eq / Ausmaß CO 2 -eq [kg CO 2 -eq] Anker: -2.728 m Stahl (Zugglieder) -15.004 kg 0,737 kg CO 2 -eq/ kg -11.058 Zementstein -120.032 kg 0,641 kg CO 2 -eq/ kg -76.941 Bohrpfahlwand: Ortbetonpfähle -250 m 379 kg CO 2 -eq/ m -94.750 Stahlträger HEB 500 +199.000 kg 0,737 kg CO 2 -eq/ kg +146.663 TOTAL -36.085 2.2 Gründung Ein weiterer Wunsch des Bauherrn war die Gründung des Gebäudes Bau 12 als Flachgründung auszuführen, sodass vollständig auf eine Pfahlgründung verzichtet werden konnte. Zur Überprüfung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit dieser Gründungsart wurde ein aufwändiges numerisches Modell basierend auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) erstellt. Zur Quantifizierung der ökologischen Auswirkungen der gewählten Gründungsoptimierung wurde ein Vergleich mit dem Gebäude Bau 6 [5] herangezogen, das hinsichtlich Höhe und Nutzung mit dem geplanten Bau 12 vergleichbar ist. Tab. 2 zeigt, dass durch die Wahl einer Flachgründung in der Planung für Bau 12 eine Verschlechterung der Ökobilanz um rund 93-t-CO 2 -eq entsteht. Tab. 2: Auswirkungen der Optimierung der Planung der Gründung auf die Ökobilanz (Grün: Einsparungen, Rot: Mehraufwendungen) Bauteil Ausmaß CO 2 -eq / Ausmaß CO 2 -eq [kg CO 2 -eq] Gründungspfähle: -1.050 m Ortbetonpfahl 1200mm -1.050 m 379 kg CO 2 -eq/ m -397.950 Bodenplatte: +0,5 m Dicke Hochbaubeton +2.173.750 kg 0,109 kg CO 2 -eq/ kg +236.939 Bewehrung +323.750 kg 0,785 kg CO 2 -eq/ kg +254.144 TOTAL +93.133 3. Nachhaltigkeit in der Ausschreibung Bei diesem Projekt wurde nicht nur in der Planung, sondern auch in der Ausschreibung eine Optimierung der Ökobilanz der Baumaßnahme angestrebt. In dieser Phase wurden alternative Baustoffe zur Verminderung des ökologischen Fußabdrucks abgefragt. Im Rahmen der Ausschreibung wurden spezifische Anforderungen zur Förderung nachhaltiger Baumaterialien explizit formuliert. Dazu zählt insbesondere der gezielte Einsatz von Recyclingbeton, unter der Voraussetzung, dass alle technischen Mindestanforderungen in vollem Umfang eingehalten werden. Durch die Verwendung von ZN/ D-Zement kann der ökologische Fußabdruck von Beton deutlich reduziert werden. Entsprechend wurden Zusatzpositionen für Mehr- oder Minderkosten bei einer Ausführung von Beton mit ZN/ D abgefragt. Durch den Einsatz von CO 2 -reduziertem Stahl kann ein erhebliches Einsparpotential beim ökologischen Fußabdruck erreicht werden. Gegenüber einem „herkömmlichen“ Stahl ergibt sich dadurch eine Einsparung von 337-kg-CO 2 -eq pro Tonne. 4. Ökobilanz der Baugrube und Gründung 4.1 Ausgangslage Als Referenzprojekt zur Bewertung der CO 2 -Einsparungen bzw. -Mehrbelastungen bei Bau 12 wurde der direkt vergleichbaren Baugrubenverbau von benachbarten Roche Bau 2 herangezogen. In Summe ergäbe sich eine Ökobilanz von rund 3.679-t-CO 2 -eq. 4.2 Einsparpotential durch Optimierung in der Planung Wie die Ergebnisse der Bilanzen in Tab. 1 und Tab. 2 zeigen, hat die Optimierung der Baugrube in der Planung keinen positiven Einfluss auf die Ökobilanz der Baugrube. Stattdessen führt sie zu einem Mehrverbrauch von 57-t-CO₂-eq. 72 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Ökologische Aspekte in der Ausschreibung und Ausführung einer innerstädtischen Baugrube in Basel - 22 m tiefe Baugrube mit nur einer Sprießdecke 4.3 Einsparpotential durch ausgeschriebene Baumaterialien Das Ergebnis der Ökobilanz unter Verwendung von CO 2 reduziertem Stahl zeigt nun eine Verbesserung der Ökobilanz durch die Optimierung der Planung mit einem Einsparpotential von rund 130- t- CO 2 -eq im Vergleich zur Verschlechterung nach 4.2. Das Ergebnis der Ökobilanz zeigt durch den Einsatz von ZN/ D-Zement bei allen Betonbauteilen (außer der Bodenplatte), Stahl mit reduziertem CO 2 -Fußabruck und einer Optimierung der Baugrube und Gründung eine Verbesserung der Ökobilanz von rund 1.204-t CO 2 -eq im Vergleich zum Referenzprojekt. Die im Rahmen der Planungs- und Ausschreibungsphase umgesetzten Maßnahmen führten zu einem Gesamteinsparungspotenzial von rund 1.204-t-CO 2 -eq. 4.4 Bilanz des ausgeführten Werks Trotz geplanter CO 2 -Reduktionsmaßnahmen wurden nicht alle Potenziale im Projekt ausgeschöpft. Besonders der Einsatz von ZN/ D-Zement wurde wegen angeblicher Nichtverfügbarkeit weitgehend ausgelassen; nur bei der Ausgleichsschicht der Bohrpfahlwand kam ein vergleichbares Produkt zum Einsatz. Bei der Bewehrung und den Steckträgern hingegen konnte durch CO 2 -reduzierte Stahlprodukte eine deutliche Einsparung erzielt werden. Im Nordwesten erfolgte ein Lückenschluss zwischen der neu hergestellten Bohrpfahlwand von Bau 12 und der bestehenden Bohrpfahlwand von Bau 2. Aufgrund beengter Platzverhältnisse war dort die Herstellung weiterer Bohrpfähle nicht möglich. Als Lösung wurde daher eine Bodenvereisung mit flüssigem Stickstoff eingesetzt. Die CO₂-Bilanz des Stickstoffs beträgt 48,8-kg-CO₂-eq/ t, inklusive Transport. Der gesamte ökologische Beitrag der Vereisung ist in Tab. 3 und Tab. 4 aufgeführt, zusammen mit den gesamten CO₂-Emissionen für Baugrube und Gründung, die sich auf etwa 2.415-t-CO₂-eq belaufen. Den größten Anteil an den CO 2 -Emissionen verursacht die Bohrpfahlwand mit 42,6-%, gefolgt von der Bodenplatte mit 38,0-%. Hauptursache sind die großen Mengen an Beton und Bewehrung sowie der Einsatz massiver Steckträger. Die Sprießdecke trägt etwa 12-% der Gesamtemissionen bei, bezogen auf die Baugrubensicherung rund 20-%. Vereisung und Aushub haben mit 6.7-% resp. 0.5-% einen vergleichsweisen geringen Anteil. Es sind im Rahmen des gesamten Projekts rund 1.262-t CO 2 -eq eingespart worden. Das entspricht einer Einsparung von rund 34-% im Vergleich zum Referenzprojekt und könnte bis zu 40-% betragen, bezogen auf das theoretische Einsparpotenzial, sofern das Unternehmen den ZN/ D-Zement eingesetzt hätte. 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 73 Ökologische Aspekte in der Ausschreibung und Ausführung einer innerstädtischen Baugrube in Basel - 22 m tiefe Baugrube mit nur einer Sprießdecke Tab. 3: Gesamte CO 2 -Emissionen der Baugrube und Gründung des Projekts Bau 12, unterteilt nach Bauteilen Bauteil Ausmaß CO 2 -eq/ Ausmaß CO 2 -eq [kg CO 2 -eq] Anker: entfallen Bohrpfahlwand: 2.600 m Pfahlbeton 6.836.734 kg 0,115 kg CO 2 -eq/ kg 786.224 Pfahlarmierung 302.648 kg 0,379 kg CO 2 -eq/ kg 114.704 Bohrschablone 230.000 kg 0,101 kg CO 2 -eq/ kg 23.230 Pfahlwandoberfläche 989.000 kg 0,040 kg CO 2 -eq/ kg 39.560 Stahlträger HEB 500 199.000 kg 0,333 kg CO 2 -eq/ kg 66.267 Sprießdecke: 950 m 3 Hochbaubeton 2.185.000 kg 0,101 kg CO 2 -eq/ kg 220.685 Bewehrung 147.250 kg 0,400 kg CO 2 -eq/ kg 58.900 Sauberkeitsschicht 204.250 kg 0,063 kg CO 2 -eq/ kg 12.868 Bodenplatte: 3.700 m 3 Hochbaubeton 3.700 m 3 128 kg CO 2 -eq/ m3 473.600 Bewehrung 1.221.000 kg 0,348 kg CO 2 -eq/ kg 424.908 Sauberkeitsschicht 397.750 kg 0,050 kg CO 2 -eq/ kg 19.888 Aushub: 36.465 m 3 Aushub (maschinell) 36.465 m 3 0,433 CO 2 -eq/ m3 15.789 Aushub (Transport) 802.230 tkm 0,181 CO 2 -eq/ tkm 145.204 Gründungspfähle: entfallen Vereisung: Stickstoff 204 t 48,8 kg CO 2 -eq/ t 9.955 Ausfachungsbeton 22.770 kg 0,101 kg CO 2 -eq/ kg 2.300 Ausfachungsbewehrung 2.280 kg 0,400 kg CO 2 -eq/ kg 912 TOTAL 2.414.993 Tab. 4: Gesamte CO 2 -Emissionen der Baugrube und Gründung des Projekts Bau 12, unterteilt nach Bauteilen und in Prozent Bauteil CO 2 -eq [kg CO 2 -eq] Prozentuale Verteilung Bohrpfahlwand 1.029.985 42,6 % Sprießdecke 292.453 12,1 % Bodenplatte 918.396 38,0 % Aushub 160.993 6,7 % Vereisung 13.167 kg 0,5 % TOTAL 2.414.993 100 % 5. Fazit Die CO 2 -Analyse der Baugrube von Bau 12 zeigt, dass die größten Einsparpotenziale in der Ausschreibungsphase liegen, vor allem durch den gezielten Einsatz von Materialien wie Green Steel oder ZN/ D-Zement. In der Planungsphase konnten ohne klare ökologische Vorgaben kaum CO 2 -Reduktionen erzielt werden. Am Ende der Ausschreibung betrug das Einsparpotenzial rund 1.204-t-CO 2 -eq. Obwohl das Einsparpotenzial von 1.262-t-CO 2 -eq in der Ausführung sogar übertroffen wurde, stiegen die CO 2 - Emissionen bei Bauteilen wie der Bohrpfahlwand und Sprießdecke zwischen Ausschreibung und Ausführung. Viele Maßnahmen wurden von den ausführenden Unternehmen nicht umgesetzt oder durch weniger umweltfreundliche Alternativen ersetzt. Effektive CO 2 -Reduktionen sind vor allem in der Ausschreibungsphase mit minimalen Mehrkosten möglich. Die Ausführung zeigt jedoch Widerstand bei der Umsetzung, weshalb strengere oder motivierende vertragliche Vorgaben notwendig sind. Analog zur Festlegung eines CO 2 -eq-Maximalwertes für Stahl empfiehlt es sich, auch für Beton entsprechende 74 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Ökologische Aspekte in der Ausschreibung und Ausführung einer innerstädtischen Baugrube in Basel - 22 m tiefe Baugrube mit nur einer Sprießdecke Grenzwerte auszuschreiben. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen (RC-Zuschlägen) in der Regel zu höheren CO 2 -eq- Emissionen der Betonsorten führt. Auf Basis der Berechnung hat die Baugrundvereisung einen unerwartet geringen Einfluss auf die Ökobilanz und beläuft sich von der Größenordnung auch gleich, wie eine alternative Ausführung mittels Jetting. Generell lässt sich zusammenfassen, dass die großen Massenbauteile (hier überwiegend aus Beton) entscheidend für die Ökobilanz der Baugrube sind. Die Bohrpfahlwand, die Bodenplatte und in untergeordneter Größe die Sprießdecke sind die wichtigsten Emissionsquellen. Deshalb haben hier Optimierungen - wie beispielsweise der Einsatz von ZN/ D-Zement - die größte Hebelwirkung auf die Gesamtbilanz. Literatur: [1] CEM Suisse. (2025). CEM Suisse: Association des producteurs de ciment de Suisse. https: / / www.cemsuisse.ch/ [2] KBOB (2022). Liste der Ökobilanzdaten im Baubereich (2009/ 1: 2022, Version 6.2). https: / / www. kbob.admin.ch/ de/ oekobilanzdaten-im-baubereich [3] KBOB (2025). Ökobilanzrechner für Betonsorten. https: / / rechner.pawis.ch/ betonrechner/ frontend [4] EFFC/ DFI (2025). EFFC/ DFI Carbon Calculator. https: / / www.effc.org/ how-we-operate/ eco%E2% 82%82-foundations/ [5] Westermann, K. et al (2020), Automatisierungsaspekte bei der Planung von Baugrube und Gründung eines Forschungszentrums. Bautechnik, 97: 878-885. https: / / doi.org/ 10.1002/ bate.202000062