垫层的主要作用是隔水(地下水、毛细水)、排水(渗入水)、隔温(防冻胀、翻浆),并传递和扩散由基层传来的荷载应力,保证路基在容许应力范围内工作。为了避免路基土侵入垫层的松散材料中影响其工作性能的发挥,有时会在垫层与路基之间设置土工布等反滤织物。
根据功能不同,垫层分为排水层、隔水层、防冻层等。例如,在季节性冰冻地区路面总厚度小于防冻最小厚度时,需要用垫层材料补足;水文地质条件不良的土质路堑,路床土湿度较大时,设置排水垫层;路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时,加设半刚性垫层。根据功能需要,垫层分别采用不同的材料修建,工程实践中常选用的材料主要是粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等松散颗粒材料。工程中也会根据需要采用水泥、石灰等稳定的半刚性材料作为垫层。