AI - Bản sao số: Cảnh báo sớm lún, nứt nhà dân quanh hố đào sâu trong đô thị

Tại Triển lãm Quốc tế VIETBUILD TP. Hồ Chí Minh 2026, nhóm nghiên cứu SIGMA (Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM) đã giới thiệu hướng dùng trí tuệ nhân tạo (AI) và bản sao số (Digital Twin) để biến số đo quan trắc thành dự báo trước mỗi bước đào, đồng thời đề xuất cách làm để công nghệ này đến được với công trường và cơ quan quản lý.

Tháng 7/2026, nhiều hộ dân trong hẻm 11 đường Bà Huyện Thanh Quan, phường Đông Hòa (TP.HCM) phản ánh nhà bị nứt tường, sụt lún khi công trình chung cư liền kề, cách dãy nhà chỉ 2 - 3 m, thi công tầng hầm. Theo UBND phường Đông Hòa, có 15 hộ dân bị ảnh hưởng trong quá trình thi công; một số hộ đã được hỗ trợ và bố trí chỗ ở tạm. 

Thông tin với báo chí, đại diện Phòng Quản lý chất lượng công trình xây dựng, Sở Xây dựng TP. Hồ Chí Minh cho biết chủ đầu tư thực hiện quan trắc lún, nghiêng và báo cáo hằng tháng cho người dân, theo dõi các vết nứt hằng tuần, và quá trình thi công phải bảo đảm an toàn cho những công trình lân cận.

Ở Hà Nội, câu chuyện quan trắc lại cho thấy mặt tích cực khi số đo được dùng đúng lúc. Ngày 27/2/2025, số liệu quan trắc trên tuyến đường sắt đô thị Nhổn - ga Hà Nội cho thấy một số điểm có độ lún vượt ngưỡng cảnh báo; theo nguyên tắc an toàn cao nhất, chủ đầu tư quyết định di dời bổ sung 11 nhà dân (17 hộ) tại ngõ 7 phố Giang Văn Minh. Theo Báo Nhân Dân, dữ liệu quan trắc ngoài việc được xử lý tại văn phòng hiện trường còn được phân tích tại trụ sở chính của nhà thầu ở Italia và Hàn Quốc.

Trước đó, tháng 10/2007, khi một cao ốc ở Quận 1 (cũ), TP.HCM đào tầng hầm sâu khoảng 20 m, bùn, cát và nước ngầm chảy vào hố đào qua lỗ thủng trên thân tường vây, làm sập tòa nhà Viện Khoa học xã hội vùng Nam Bộ bên cạnh.

Tháng 4/2019, mực nước ngầm bên ngoài tường vây gói thầu CP1a tuyến metro số 1 hạ đột ngột; độ lún tại nhà số 52 đường Lê Lợi vượt 27 mm, sát mức phải dừng thi công là 30 mm, gói thầu phải ngưng thi công hơn hai tuần.

Nước ngầm, sụt lún và những hố đào giữa phố

Hố đào sâu là một bài toán môi trường đô thị chứ không chỉ là chuyện kỹ thuật của từng công trường. Theo ông Bùi Minh Thạnh, Phó Chủ tịch UBND TP. HCM (tháng 11/2025), mỗi năm thành phố sụt lún từ 1 - 5 cm, nhanh gấp 5 - 7 lần tốc độ nước biển dâng, nguyên nhân do khai thác nước ngầm thiếu kiểm soát. 

Tại hội thảo khoa học “Sụt lún và ngập lụt tại TP.HCM và các giải pháp thích ứng” do Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM tổ chức ngày 29/9/2026, PGS.TS Lê Trung Chơn, Viện trưởng Viện Nghiên cứu phát triển bền vững của Trường, công bố kết quả quan trắc liên tục 10 năm (2015 - 2025), cho thấy: Nhiều khu vực lún trung bình khoảng 2 - 5 cm mỗi năm, một số điểm tới 7 - 8 cm mỗi năm; riêng khu vực nội thành cũ hầu như đã ngừng lún nhờ chính sách giảm khai thác nước ngầm. 

Theo Quyết định số 52/QĐ-UBND ngày 6/1/2025 của UBND Thành phố, tổng lượng khai thác nước dưới đất phải giảm từ 716.581 m3/ngày (năm 2018) xuống còn 255.000 m3/ngày vào cuối năm 2025.

Trên nền sụt lún chung đó, mỗi hố đào sâu là một nguồn gây lún cục bộ. Để đào tầng hầm, công trường thường phải bơm hút hạ mực nước ngầm trong hố móng.

Một nghiên cứu của Trường Đại học Bách khoa (Đại học Quốc gia TP.HCM) đăng trên Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ năm 2024 chỉ ra các sự cố bục đáy hố móng, cát chảy bên hông tường vây, sụt lún mặt đất thường xảy ra trong quá trình bơm hút này. Sự cố trên đường Lê Lợi năm 2019 là một ví dụ. 

Vì vậy, số đo lún, nghiêng, mực nước ngầm của hàng trăm hố đào đang thi công không chỉ phục vụ an toàn của từng công trình, mà còn là nguồn dữ liệu quý để hiểu bức tranh sụt lún đô thị.

Quy định đã có, khoảng trống nằm ở tốc độ xử lý số đo

Khung pháp lý về quan trắc đã khá đầy đủ và vừa được làm mới. Luật Xây dựng số 135/2025/QH15, có hiệu lực từ ngày 1/7/2026, yêu cầu bảo đảm an toàn cho công trình ngầm và các công trình liền kề.

Nghị định số 207/2026/NĐ-CP ngày 15/6/2026, có hiệu lực cùng ngày với Luật và thay thế Nghị định số 06/2021/NĐ-CP, quy định công trình bị sụt, trượt, lún, nghiêng, nứt phải được quan trắc để xác định nguyên nhân, xử lý hoặc ngăn ngừa sự cố; tư vấn giám sát phải giám sát các biện pháp bảo đảm an toàn đối với công trình lân cận và công tác quan trắc. 

Về kỹ thuật, tiêu chuẩn TCVN 9363:2012 đã liệt kê các đại lượng phải quan trắc khi đào sâu, gồm lún bề mặt, chuyển vị ngang thành hố đào, mực nước ngầm và biến dạng công trình lân cận.

Thiết bị cũng không còn xa lạ. Tại công trường Ga ngầm S3, Tuyến đường sắt đô thị số 5 của Hà Nội, theo Báo Xây dựng (tháng 7/2026), hệ thống quan trắc hoạt động 24/7, theo dõi độ lún, độ nghiêng và chuyển vị của các công trình lân cận, dữ liệu được cập nhật theo thời gian thực. Điều còn thiếu nằm ở khâu sau thiết bị.

Theo TS. Phùng Đức Long, Chủ tịch Hội Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam, giá trị cốt lõi của quan trắc nằm ở khả năng phân tích, dự báo và chuyển dữ liệu thành quyết định thi công trước khi nguy cơ thành sự cố; điểm yếu lớn nhất thường không nằm ở số cảm biến, mà ở con người và quy trình xử lý số liệu. Ông cảnh báo tình trạng “giàu số liệu nhưng nghèo hiểu biết” tại những dự án lớn (VnExpress, tháng 10/2026).

Kinh nghiệm quốc tế cho thấy cái giá của khoảng trống đó. Ngày 20/4/2004, một hố đào sâu thi công tuyến tàu điện ngầm Circle Line tại đường Nicoll Highway (Singapore) đột ngột sụp đổ, làm bốn người thiệt mạng. 

Theo phân tích của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), tường vây đã chuyển vị lớn trong quá trình đào, nhưng lực đo được trong các thanh chống lại nhỏ hơn dự kiến, nên các kỹ sư dự án dường như không nhận ra nguy cơ sụp đổ. Sự cố này mở đầu cho khung quy định của Singapore về kết cấu giữ ổn định hố đào; theo các kỹ sư của Cơ quan Xây dựng và Công trình Singapore (BCA), chủ đầu tư nay phải trực tiếp thuê nhà thầu quan trắc độc lập với nhà thầu chính để kiểm soát số liệu tốt hơn.

Bản sao số của một hố đào

Bản sao số của một hố đào là mô hình số của tường vây, hệ chống, đất nền và các công trình xung quanh, được cập nhật liên tục bằng số đo quan trắc và chạy song song với công trường thật. 

Hệ thống gồm bốn lớp (Hình 1): số đo từ ống đo nghiêng, thanh chống, mực nước ngầm và mốc lún nhà lân cận; mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng từng bước đào cùng mô hình AI học từ các kịch bản tính sẵn để trả kết quả gần như tức thời; các sản phẩm cảnh báo như dự báo chuyển vị cho bước đào tiếp theo và bản đồ lún của từng căn nhà; và người nhận thông tin, từ nhà thầu, tư vấn giám sát đến chủ nhà lân cận, chính quyền phường và cơ quan quản lý xây dựng.

Khác biệt so với cách làm hiện nay nằm ở chiều thời gian. Một bộ ngưỡng cảnh báo trong hồ sơ thiết kế cho biết số đo đã vượt mức nào; bản sao số trả lời thêm câu hỏi số đo sẽ đi đến đâu nếu tiếp tục đào lớp đất kế tiếp. 

Hướng đi này cũng đã có chỗ đứng trong chính sách. Đề án chuyển đổi số trong hoạt động xây dựng, quản lý, khai thác kết cấu hạ tầng xây dựng, phê duyệt theo Quyết định số 2597/QĐ-TTg ngày 27/11/2025, yêu cầu ban hành tiêu chuẩn, quy chuẩn về bản sao số và thí điểm Trung tâm điều hành hạ tầng thông minh có khả năng cảnh báo sự cố, tích hợp bản sao số; đến năm 2030, 100% dự án đầu tư xây dựng kết cấu hạ tầng mới áp dụng AI, IoT, GIS, BIM trong thiết kế, giám sát, quản lý chất lượng và vận hành.

Nhóm nghiên cứu SIGMA: Dự báo trước bước đào tiếp theo

Tại Hội thảo “Chuyển đổi số và đổi mới sáng tạo ngành Xây dựng trong kỷ nguyên mới” ngày 25/6/2026, trong khuôn khổ Triển lãm Quốc tế VIETBUILD TP. Hồ Chí Minh 2026, PGS.TS. Đặng Xuân Trường, Trưởng Nhóm nghiên cứu SIGMA, trình bày báo cáo “Ứng dụng AI và Digital Twin cảnh báo sớm chuyển vị tường vây và lún nền lân cận của hố đào sâu trong đô thị” của nhóm nghiên cứu gồm ông và KS. Trần Vũ Văn Hoà, Phó Trưởng nhóm.

Báo cáo dựa trên chuỗi công bố của hai tác giả cùng các đồng nghiệp trong hai năm 2024 - 2025 về tường vây hố đào sâu. Trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Engineering, Technology & Applied Science Research năm 2025, các tác giả mô phỏng bằng phần tử hữu hạn chuyển vị của tường barrette dày từ 400 đến 1.000 mm; kết quả với tường dày 800 mm khớp tốt với số đo ống đo nghiêng tại công trình thật. Mạng nơ-ron nhân tạo huấn luyện trên dữ liệu mô phỏng đạt hệ số xác định R2 là 0,9998 và 0,9887 cho hai phương chuyển vị. 

Ở một nghiên cứu khác về hệ chống đỡ hố đào sâu đô thị (Civil Engineering and Architecture, 2025), dự báo của mạng nơ-ron được kiểm chứng với số liệu quan trắc hiện trường; các tác giả cũng đề xuất bước tiếp theo là dùng các mô hình học sâu như LSTM, CNN để dự báo theo thời gian thực, phục vụ giám sát an toàn. Nhóm còn có công bố về chuyển vị đứng của đất khi đào sâu, áp lực nước lỗ rỗng trong hố đào đô thị, và tường vây bằng cọc ống thép phụt vữa cho tầng hầm nhà ở xây chen.

“Mô hình phần tử hữu hạn của một hố đào thường được lập rất kỹ ở khâu thiết kế, rồi gần như được cất đi khi công trường bắt đầu đào. Chúng tôi muốn giữ mô hình ấy sống suốt quá trình thi công: mỗi lần có số đo mới, mô hình được hiệu chỉnh, và AI trả lời ngay bước đào tiếp theo sẽ làm tường dịch thêm bao nhiêu”, KS. Trần Vũ Văn Hoà nêu quan điểm.

Khâu hiệu chỉnh cũng là chỗ nhóm có kết quả riêng. Năm 2026, PGS.TS. Đặng Xuân Trường và KS. Trần Vũ Văn Hoà công bố nghiên cứu dùng mạng nơ-ron sâu nhận dạng ngược thông số đất nền, tức là suy ngược thông số của mô hình từ ứng xử quan sát được.

Một hướng khác do NCS.ThS. Đoàn Thị Bích Ngọc cùng PGS.TS. Đặng Xuân Trường theo đuổi là phân tích độ ổn định của mốc lưới độ cao cơ sở trong quan trắc lún công trình. “Số đo lún chỉ có giá trị khi mốc chuẩn không bị dịch chuyển. Ở khu vực cả thành phố đang lún, kiểm tra mốc chuẩn là việc phải làm trước khi đưa số đo vào bất kỳ mô hình AI nào”, PGS.TS. Đặng Xuân Trường cho biết. 

Ở quy mô đô thị, một trong bốn hướng nghiên cứu trọng tâm của nhóm giai đoạn 2026 - 2029 là dùng học máy trên dữ liệu khảo sát địa chất, quan trắc và chuỗi ảnh radar vệ tinh giao thoa (InSAR) để lập bản đồ lún liên tục cho TP. Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long.

Từ các kết quả này, nhóm đưa ra một số đề xuất để công nghệ sớm có hiệu quả. Thứ nhất, với hố đào sâu trong khu dân cư đông, quan trắc nên chuyển từ đo định kỳ sang đo tự động, truyền trực tuyến, dữ liệu theo một chuẩn chung để tư vấn giám sát, cơ quan quản lý và chính quyền phường cùng xem được. 

Thứ hai, đi kèm bộ ngưỡng cảnh báo nên có một mô hình dự báo được hiệu chỉnh liên tục, để quyết định bổ sung thanh chống, giảm tốc độ đào hay di dời người dân được đưa ra trước khi số đo chạm ngưỡng. 

Thứ ba, người dân lân cận cần được nhận bản tin dễ hiểu về chính căn nhà của mình, bắt đầu từ biên bản khảo sát hiện trạng trước khi thi công, thay vì chỉ nhận báo cáo kỹ thuật theo tháng. 

Thứ tư, thành phố nên có cơ sở dữ liệu địa kỹ thuật và quan trắc dùng chung; theo PGS.TS. Đặng Xuân Trường, mỗi hố đào là một thí nghiệm hiện trường quy mô lớn, và chỉ khi dữ liệu của hàng trăm hố đào được gom lại, ghép với bản đồ sụt lún từ ảnh vệ tinh, AI mới đủ dữ liệu để dự báo cho công trình sau. Cuối cùng, theo kinh nghiệm Singapore, đơn vị quan trắc nên độc lập với nhà thầu thi công để số liệu khách quan.

“Ngưỡng cảnh báo cho biết khi nào phải dừng. Bản sao số cho biết bao giờ thì sẽ chạm ngưỡng, và chính khoảng thời gian biết trước đó giúp nhà thầu, chính quyền và người dân kịp hành động trước khi tường nhà nứt”, PGS.TS. Đặng Xuân Trường nói. 

Ông cũng nói rõ giới hạn hiện nay: các kết quả của nhóm mới ở quy mô mô hình và đối chiếu với số đo của một số công trình, chưa phải một hệ thống vận hành trên công trường. Bước tiếp theo nhóm mong muốn là cùng một chủ đầu tư và chính quyền địa phương thí điểm bản sao số cho một hố đào sâu trong khu dân cư, nơi mô hình được kiểm chứng bằng chính số đo của công trường (Hình 2).

AI và bản sao số không thay thế thiết kế đúng, thi công cẩn trọng hay trách nhiệm của chủ đầu tư, nhà thầu và tư vấn giám sát. Công nghệ này giúp số đo quan trắc, vốn đã được thu thập theo quy định, đến sớm hơn và cụ thể hơn với những người cần nó nhất: người chỉ huy công trường trước mỗi bước đào và người dân sống sát hàng rào công trường. 

Với một đô thị vừa đang lún vừa tiếp tục đi xuống lòng đất, đó cũng là một phần của bài toán môi trường. Hố đào chỉ là giai đoạn đầu trong vòng đời công trình. Bài tiếp theo của Tạp chí Người Xây dựng sẽ bàn về bản sao số trong giai đoạn dài nhất của vòng đời ấy: “vận hành công trình tiết kiệm năng lượng”.