Вы можете попробовать вот так,
$num = "010101010001111";
$shiftCount = 3;
$valueToReplace = 1;
echo substr(str_pad($num, strlen($num)+$shiftCount,$valueToReplace,STR_PAD_LEFT),0,-$shiftCount);
str_pad - дополняет строку определенной длины другой строкой
substr - Возвращает часть строки
strlen - Получить длину строки
pad_type
Необязательный аргумент pad_type может быть STR_PAD_RIGHT , STR_PAD_LEFT или
STR_PAD_BOTH . Если pad_type не указан, предполагается, что
STR_PAD_RIGHT .
Демо